ค.ศ. 1888 ตอนที่เขาอยู่ที่บาร์เซโลนา ได้ใช้เทคนิกการย้อมสีตามแบบของกามิลโล กอลจี นักวิทยาศาสตร์อิตาลี และค้นพบการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทในสารสีเทา ระบบประสาทของสมองและกระดูกสันหลัง ซึ่งทฤษฎีนี้ถูกนำเสนอที่ สถาบันกายวิภาคศาสตร์เยอรมันใน ค.ศ. 1889 ซึ่งให้คำอธิบายเกี่ยวกับกระแสประสาท ในปี ค.ศ. 1906 เขาและกอลจีด้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาหรือแพทยศาสตร์ จากการศึกษาระบบประสาท