Le osservazioni di Holmes sulle ferite da arma da fuoco risvegliarono il suo interesse per la malattia cerebellare. Questo culminò nelle analisi classiche dei sintomi di lesioni cerebellari, che furono poi pubblicate nelle "Croonian Lectures" al "Royal College of Physicians" nel 1922. Qui descrisse i casi di ferite da arma da fuoco con cui era venuto a contatto nell'esperienza della prima guerra mondiale e di pazienti con tumori cerebellari. Altre ricerche fatte in periodo di guerra furono inserite nelle "Montgomery Lectures", considerate una pietra miliare della fisiologia del sistema visivo. Da questi scritti emerge l'idea che la percezione visiva primaria, che include la visione dei colori, sia sostenuta dalla corteccia visiva primaria, chiamata anche corteccia striata. Dall'altro lato le funzioni visive superiori, quali l'identificazione degli oggetti, il riconoscimento delle relazioni spaziale e l'attenzione visiva locale, sembrerebbero essere controllate da altre, più remote, porzioni del cervello.