Furono questi gli anni durante i quali condusse gli studi sul tempo perduto, ovvero il tempo tra la stimolazione elettrica e il momento della contrazione muscolare, aiutato anche dalla moglie che lo sostenne nei suoi esperimenti. Egli dimostrò che il segnale nervoso si propaga con una velocità misurabile che era tanto più piccola all'aumentare della distanza dell'elettrodo dal muscolo. Già nel 1842 Helmholtz provò l'origine delle fibre nervose dai gangli, ma fu nel 1852 che egli riuscì a misurare la velocità di propagazione di impulsi nervosi. Egli scoprì che la velocità del segnale nervoso era mediamente pari a 26,4 metri al secondo, una velocità dieci volte meno rapida del suono. Durante i suoi esperimenti, poi, perfezionando il cilindro di Carl Ludwig, inventò il miografo, il prototipo dei moderni strumenti di registrazione grafica delle contrazioni muscolari.