Первые годы XX века знаменовались для Бехтерева подведением итогов многолетних исследований по нейрофизиологии и последовательным выходом в свет томов фундаментального труда — «Основы учения о функциях мозга». Кроме того, в эти же годы в лаборатории Бехтерева осваивались методы вызывания так называемых сочетательных рефлексов.
Сочетательные рефлексы Бехтерева в принципе соответствовали условным рефлексам, изучение которых несколько раньше было начато в лаборатории, возглавляемой И. П. Павловым. Изучая физиологию пищеварения, Павлов столкнулся с феноменом «психического слюноотделения», наблюдения за которым и привели к открытию им условного рефлекса (рефлекса, вырабатываемого на индифферентный раздражитель в определенных условиях). Описание слюноотделительных условных рефлексов у животных было сделано в 1903 году.
Бехтерев тогда всем своим предшествующим опытом экспериментатора и клинициста был более, чем кто-либо, подготовлен к пониманию важности и перспективности разработки нового метода вызывания рефлексов. При этом, как клиницист, он сразу стал искать методики выработки приобретенных рефлексов, пригодных для изучения психической деятельности человека. В 1906 году работавший под руководством Бехтерева В. П. Протопопов описал способ получения двигательных сочетательных рефлексов у собак. Вскоре подобную методику с целью исследования деятельности мозга у людей в условиях клиники воспроизвел другой ученик Бехтерева — А. Г. Молотков. Эксперимент сводился к тому, что после нескольких сочетаний звукового или светового воздействия и раздражения руки электрическим током испытуемый отдергивал руку сразу же после звонка или вспышки света. Позже в лаборатории Бехтерева были разработаны сочетательные рефлексы, проявляющиеся изменением ритма дыхания (Спиртов и Анфимов), частоты сердечных сокращений (Чалый) и т. п.
Бехтерев не высказывался напрямую о том, кто первым открыл сочетательные (по Павлову — условные) рефлексы. Не приписывая этого открытия себе, он уклонялся от признания приоритета И. П. Павлова. Возможно, потому, что в начале века такая идея, как иногда говорят, «витала в воздухе» и продумывалась Бехтеревым еще до появления первых сообщений о выработке условных рефлексов в павловской лаборатории. К тому же Бехтерев не принял предложенного Павловым названия метода и обозначил его по-своему. Создавшееся положение, по-видимому, раздражало Павлова, он истолковывал его как притязание на принадлежащее ему первенство в описании метода. Этим может быть объяснено, скажем, такое высказывание Павлова в одной из его публикаций: «В Европе к нашим работам спустя несколько лет после их начала примкнули В. М. Бехтерев с его учениками у нас и Калишер в Германии. Претензии того и другого на какой-то приоритет в этом роде исследования для всех сколько-нибудь знакомых с предметом, конечно, совершенно эфемерны».
Всю жизнь Павлов и Бехтерев относились друг к другу с известной настороженностью. Между ними нередко возникали научные споры, которые в общем-то были, по-видимому, полезны, так как заставляли исследователей проявлять большую тщательность в проведении экспериментов. К сожалению, иной раз споры выходили за рамки научности, что не могло не радовать любителей скандальных историй из числа обывателей, довольных возможностью посудачить об ученых, являвшихся, несомненно, гордостью русской науки.
Вместе с тем Павлова и Бехтерева многое объединяло: оба они в избытке обладали талантами, отличались большим трудолюбием. Оба воспитывались в семьях скромного достатка и в молодости терпели нужду. Оба почти одновременно окончили Медико-хирургическую академию. Оба были почитателями И. М. Сеченова и С. П. Боткина. Оба совершенствовали свои знания в научных учреждениях Западной Европы. Оба длительное время возглавляли кафедры Военно-медицинской академии и являлись членами ее Конференции, где нередко им приходилось совместно решать вопросы, равно интересовавшие их обоих.
Но Павлова и Бехтерева многое и отличало. Так, Павлов был физиолог и всецело отдавал себя экспериментальной работе. Как экспериментатор он всегда отличался осторожностью в выводах и позволял себе публиковать лишь те материалы, в достоверности которых он убеждался после многократной проверки. Павлов умел концентрировать все свое внимание на важных, но относительно узких физиологических проблемах, умел отметать возникающие при их разработке «побочные ассоциации» и не отклоняться таким образом с пути, ведущего к достижению конкретной, ранее намеченной цели. Бехтерев же был прежде всего врачом-клиницистом. Он стремился как можно полнее познать человека. А для этого требовалось постижение многих фундаментальных научных и клинических дисциплин и умение разбираться в вопросах социологии. Подчас в одно и то же время его занимали совершенно разные проблемы, решение которых казалось ему безотлагательным. Вновь полученными экспериментальными данными о нервной и психической деятельности человека и возникающими на их основе мыслями Владимир Михайлович стремился как можно скорее поделиться с коллегами, а подчас и с широкой аудиторией, сделать быстрее свои мысли всеобщим достоянием. Притом Бехтерев иной раз спешил и потому делился не только выверенными фактами, но и гипотетическими идеями, которые не всегда оказывались бесспорными и порой были уязвимы. Это создавало, естественно, повод для критики. И в таких случаях наиболее активным его критиком, как правило, оказывался всегда внимательно следивший за публикациями Бехтерева академик И. П. Павлов.