Сеченов впервые стал рассматривать деятельность головного мозга как рефлекторную. До Сеченова же рефлекторными считали только те виды деятельности, которые были связаны со спинным мозгом. И. М. Сеченов установил, что в головном мозге человека (и животных) действуют особые нервные механизмы, оказывающие тормозящее влияние на непроизвольные движения. Такие механизмы Сеченов называл «задерживающими центрами».
В многочисленных опытах был открыт физиологический центр, который находится в средних частях головного мозга. Этот центр получил название «сеченовский центр», а само явление, установленное в этих опытах, – «сеченовское торможение».
И. М. Сеченов положил начало современному естественно-научному обоснованию материалистической теории отражения, создав учение о рефлексах головного мозга, распространив понятие «рефлекс» на деятельность высшего отдела нервной системы.