I suoi primi interessi scientifici, lo studio del ciclo cardiaco, lo spinsero a recarsi a Lipsia, dove nel biennio 1872-1873 fu allievo del grande fisiologo Carl Ludwig. L'esperienza tedesca venne giudicata dallo stesso Luciani il più importante evento professionale della sua vita. A Lipsia, in registrazioni su muscolo cardiaco isolato di rana, mise in evidenza quello che è noto come ""Fenomeno di Luciani-Wenckebach"", ovvero il salto di una sistole dopo un certo numero di sistoli ritmiche, in seguito a legature cardiache parziali fra gli atrii e i ventricoli. Il fenomeno, studiato successivamente dall'olandese Wenckelbach e dal tedesco Mobitz, è legato al passaggio dei potenziali d'azione dagli atri ai ventricoli; se la loro trasmissione è ostacolata, può accadere che i ventricoli saltino qualche battito proveniente dagli atri: è quanto si verifica in clinica nel blocco A-V incompleto di secondo grado di tipo Mobitz I.