В 1881 г. он получил место в лаборатории, где занялся исследованиями ритмических колебаний в нервной системе. Сразу же Н.Е. Введенский столкнулся с проблемами точного метода, применимого к разработкам После поисков он избрал в качестве прибора, который смог бы уловить очень быстрые колебания нервного процесса, телефон. Несмотря на то что прежде подобные попытки других исследователей терпели крах, Н.Е. Введенскому удалось усовершенствовать эту методику и добиться значительных результатов. Эти опыты стали прообразом применения в физиологии современных электрических приборов, позволяющих уловить минимальные колебания биотоков организма.
Ученый преподавал в университете, читал различные курсы, а также с 1883 г. заведовал кафедрой физиологии на высших женских курсах.
В 1884 г. Н.Е. Введенский защитил магистерскую диссертацию на тему «Телефонические исследования в мышечных и нервных аппаратах». В этой работе он предоставил первые экспериментальные факты ритмических процессов, полученные при помощи телефона. Он определил, что нерв, мышца и нервный центр каждый имеют свою, отличную от других ритмику. Кроме того, он установил, что в отличие от других частей живого организма нерв является практически неутомимым, он может несколько часов подряд выполнять свои функции — раздражаться и проводить к органу возбуждение.
В 1887 г. Н.Е. Введенский защитил диссертацию на степень доктора зоологии, сравнительной анатомии и физиологии. Эта диссертация была посвящена разработке такого явления, как торможение, и связанного с ним тетануса
Если нерв передает в мышцу поток часто следующих друг за другом возбуждений, она отвечает на это сплошным длительным сокращением, которое называется тетанус. Пока по нерву передается возбуждение или пока не утомится мышца, это состояние продолжается. Н Е Введенский показал, что при достаточно сильном и частом ритмичном раздражении нерва мышца сначала отвечает обычным тетаническим сокращением, которое вскоре сменяется расслаблением. Причиной этого является торможение, возникающее в нервных окончаниях от слишком сильных возбуждений. При уменьшении силы и частоты раздражения прежняя картина моментально восстанавливается, что свидетельствует об отсутствии усталости.
Кроме этого, Н.Е. Введенский показал, что длительное сокращение происходит не из-за того, что импульсы возбуждения механически накладываются друг на друга, а следует из их взаимодействия и взаимовлияния Этим он опроверг принятую в то время теорию Гельмгольца.
