La prima sfida di Golgi è quella di trovare nuovi metodi istologici, fatto che lo spinge a superare il limite imposto dall'assenza di procedure appropriate di colorazione differenziale dei diversi elementi costitutivi del sistema nervoso. Durante il lavoro di ricerca raccoglie più materiale possibile, non limitandosi a usare un unico reagente, ma portandone vari, per realizzare sempre un controllo accurato dei dati rilevati e dei fatti che da altri vengono messi in luce. In seguito studia le forme istologiche fissate dai liquidi cromatici e la specifica precipitazione di metalli, specialmente del nitrato d'argento, in certe sostanze cementanti e in certe parti delle fibre nervose. È così che ha l'idea che nuovi risultati si potrebbero ottenere applicando metodi di impregnazione metallica ai tessuti fissati, sebbene né dati empirici né teorici dimostrino la correttezza di questo procedimento differente. Arriva così, anche se attraverso diversi insuccessi, alla consapevolezza della scoperta della cosiddetta reazione nera: