Следующий уровень действий (D) почти монопольно принадлежит только человеку. Именно здесь можно, по мнению Н.А. Бернштейна, увидеть начало слияния физиологического с психологическим, их взаимопереходы. Ведущий мотив в этом уровне заключается даже не в самом предмете, а в смысловой стороне действий с предметами, поэтому сенсорное поле здесь уже более сложно топологически. Уровень D обладает большой упражняемостью и высокой автоматизируемостью. Автоматизируются не смысловые элементы, а технические свойства выполнения действий. Для этого привлекаются нижележащие уровни вплоть до уровня С. Но в них предметный уровень не находит готовых сноровок, а должен их вырабатывать. Следовательно, эти высшие автоматизмы являются благоприобретенными.
Выше уровня D лежит группа уровней Е. НА. Бернштейн считал, что они объединяют действия всех предыдущих уровней. Здесь формируются такие сложные действия-навыки, как пилотирование самолета, работа космонавта и другие. На этом уровне осуществляется сложная смысловая коррекция в соответствии с «желаемым будущим». Уровень Е ответствен за все виды речевой деятельности: музыкальную, хореографическую и другие. При его выпадении страдают эти высшие психологические виды деятельности. Монография «О построении движений» была впоследствии удостоена Сталинской премии.
В 1950 г. во время объединенной сессии Академии наук СССР и Академии медицинских наук, известной как «павловская сессия», работы Н.А. Бернштейна были подвергнуты критике за «антипавловскую» направленность. Сам он вскоре был уволен из институтов и до конца дней уже не имел лабораторной базы для работы.
Ученый не отказался от своих работ, а напротив, продолжал развивать собственные идеи. Друзья устроили его работать в реферативном журнале.
Н.А. Бернштейн был реабилитирован в период хрущевской «оттепели». Его модели сразу же стали востребованы физиологами, кибернетиками и психологами. В начале 1960-х гг. он много общался с физиками и математиками, писал в кибернетические издания, выступал с лекциями на семинаре, организованном молодыми математиками, биологами и физиками.
В это время начали формироваться основы того, что впоследствии получило название физиологии активности. В противовес изучению организма в покоящихся состояниях новое направление исследований, считал Н.А. Бернштейн, должно делать упор на активное поведение организма, преодоление им среды, а не приспособление к ней.
В середине 1960-х гг. у него обнаружили рак печени. Ученый рассчитал оставшиеся ему немногие годы жизни, оставил лабораторию и занялся дальнейшей разработкой теоретических проблем физиологии активности, биологических аспектов кибернетики, много работал со своими учениками, консультировал лингвистов, математиков, деятелей искусства, физиологов и медиков.
