A partire dal 1881 il suo lavoro sul sistema nervoso centrale ha preso una nuova direzione grazie alle scoperte di Golgi e all'adozione dei suoi metodi di ricerca estesi alle diverse parti del cervello. Kölliker era così in grado di dare un notevole contributo alla convalida della teoria del neurone come unità di base del sistema nervoso, il cui massimo esponente era Santiago Ramón y Cajal..