Po śmierci siostry Penfield poznał w Niemczech nową technikę określania położenia ognisk padaczki (miejsc kory, które trzeba usunąć operacyjnie) – metodę elektrycznej stymulacji różnych punktów kory. Stwierdził, że technika nie tylko ułatwia chirurgiczną pomoc chorym – pozwala również badać np. ruchowe reakcje ludzi w czasie drażnienia określonych obszarów kory. Dzięki temu, że badania były wykonywane bez utraty świadomego kontaktu z operowanymi (znieczulenie miejscowe) mogli oni informować chirurga o swoich doznaniach, np. halucynacjach wzrokowych, węchowych, smakowych lub somatycznych.
Penfield dostrzegł w tym możliwość rozwiązania problemu mózg–ciało (zob. dualizm kartezjański). Mimo wieloletnich wytrwałych poszukiwań tak określonego celu nie udało mu się osiągnąć – wbrew oczekiwaniom argumenty przemawiające za „dualizmem” były coraz słabsze (np. chęć poruszenia ręką lub odezwania się może nie mieć nic wspólnego z wolną wolą). Wraz ze współpracownikami (m.in. Edwin Boldrey i Theodore Rasmussen;