Насколько была плодотворной работа у русского электрофизиолога А. Ф. Самойлова, видно уже из изящного эксперимента, который Иван Соломонович поставил с целью изучения сложного процесса — процесса торможения, лежащего в основе всякого координированного рефлекторного акта. Он доказал, что при определенных условиях этот сложный процесс может протекать ритмически. Для этого опыта он применил сложную и новую для того времени методику записи биотоков струнным гальванометром, которой обучил его А. Ф. Самойлов. Этой работой, как писал впоследствии всемирно известный физиолог А. А. Ухтомский, И. С. Бериташвили «создал себе имя в истории физиологии».
Особенно интересны работы Ивана Соломоновича и его многочисленных учеников по изучению электрических проявлений центральной нервной системы — головного и спинного мозга. Бериташвили был одним из первых, применивших для этой цели теперь уже широко распространенную методику осциллографической регистрации биотоков, то есть токов, возникающих в живых тканях. Осциллографическая методика, основанная на использовании принципов современной электроники, дает возможность производить усиление в несколько сотен тысяч раз слабых электрических эффектов живых тканей и регистрировать их. Осциллография в настоящее время широко используется и в клинических исследованиях для определения работы сердца, головного мозга, мышц, почек и т. д.
Эти работы И. С. Бериташвили и его учеников имеют в конечном итоге практическое значение. Кроме того, что ими исследовались процессы, протекающие в нормальном мозге человека и животных, они изучили и те сдвиги, которые отмечаются в различных патологических случаях — при эпилепсии, контузии, при ранениях головного мозга, при душевных и нервных расстройствах и т. п. Эти работы сыграли немаловажную роль во время Великой Отечественной войны: академик И. С. Бериташвили возглавлял группу тбилисских физиологов, изучавших состояние головного мозга у бойцов в военных госпиталях города для уточнения диагнозов при различных мозговых заболеваниях.
Много ценного в тех исследованиях И. С. Бериташвили, которые относятся к выяснению механизма процесса, лежащего в основе координационной деятельности мозга, — процесса торможения, который возникает в спинном и головном мозге каждый раз при их возбуждении. Еще задолго до того, как в лабораториях, руководимых Иваном Соломоновичем, стали применять осциллографическую методику исследования, он высказал предположение, что торможение, возникшее в той или иной части мозга, охватывает более или менее обширные области мозга. Наличие такого обширного, или, как его называют, общего, торможения имеет определенный биологический смысл для производства локализованных, дифференцированных движений. А именно: так как при движении одного работающего органа происходит торможение центральных аппаратов всех других органов, это обеспечивает целенаправленность работающего органа.
В результате осциллографических исследований Иван Соломонович выдвинул остроумную гипотезу для объяснения природы самого явления торможения. При выработке данной гипотезы он исходил не только из фактов, добытых физиологами, но также из новейших данных о тонком строении мозга. Он предположил, что процесс торможения возникает в результате активации коротких отростков нервной единицы — нейрона, так называемых дендритов. При активации дендритов возникает электрический ток, который угнетает деятельность нервных окончаний, приносящих в нервную клетку процесс возбуждения.
В результате угнетения, блокады этих нервных окончаний прекращается доступ возбуждения к данной клетке. В соответствующих нервных клетках мозга наступает торможение. Внешне это проявляется в прекращении активности на периферии, в соответствующем органе. Эта гипотеза торможения находит подтверждение в современных электрофизиологических исследованиях.
Не только электрофизиологическими исследованиями славен труд академика И. С. Бериташвили в области изучения деятельности головного мозга. Еще в начале своей научной деятельности Иван Соломонович увлекся учением И. П. Павлова о высшей нервной деятельности и со свойственным ему пылом приступил к изучению закономерностей становления и течения условных двигательных рефлексов.
Вначале он изучал так называемые двигательно-оборонительные условные рефлексы, а впоследствии перешел к изучению так называемых пищеводвигательных условных рефлексов, предложив для этого специальную методику, применяемую теперь во многих лабораториях других исследователей. По этой методике животное не заключается в звуконепроницаемую, изолированную камеру, как при изучении слюнных условных рефлексов по Павлову, а может свободно передвигаться в экспериментальной комнате.