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深入研究後謝林頓發現，身體上可以完成精細運動的部位，例如人的手和面部，對應於大腦皮層運動區的面積也較大。西元1897 年，謝林頓在神經科學史上率先使用"[[突觸]]"一詞，來描述光學顯微鏡下[[神經元]]之間相互連接的結構，這一用法沿用至今。
謝靈頓 的一生中對中樞神經系統生理學研究方面做出了傑出的貢獻，神經生理學的許多研究領域與他的名字是不可分開的。他在Cajal 創立的神經元學說基礎上，於1897 年提出使用［［突觸］］這個術語來描述一個神經元與另一個神經元之間的接觸部位，並認為神經元與神經元之間在這個部位進行信息溝通，而這個部位最早是由［［卡哈爾］］在光學顯微鏡水平作了組織學描述。
[[File:55b5-hsmkfyp0868404.jpg|缩略图|神經細胞之間的聯繫突觸]]
西元1898 年謝林頓開始研究[[貓]]的去大腦僵直現象：在中腦水平切斷貓的[[腦幹]]，貓表現出頭尾昂起，脊柱挺硬，四肢伸直僵硬的現象。這一現象表明[[大腦]]作為[[神經系統]]的高級中樞，對反射具有抑製作用。謝林頓的一系列研究整合了前人的研究成果，勾勒出[[神經系統]]調控身體運動機制的概貌。
而這個年輕的合作者，就是後來成為美國神經外科學領域的傑出專家哈維。庫欣。庫欣是神經外科領域的開拓者，在垂體手術方面貢獻卓著，並因發現以他名字命名的庫欣氏綜合徵和庫欣氏反應聞名於世。
西元1906 年，謝林頓出版了《[[神經系統的整合作用]]》一書，書中揭示了神經反射的多個規律，在此基礎上，神經系統作為一個整體，它的整合神經衝動，使生命活動協調而有序的生理功能被清晰地描述出來。而這本書提出了一系列神經科學的經典理論，被奉為[[神經科學]]史上的傑作。 西元1913 年，謝林頓被聘為[[牛津大學]][[生理學]]教授，直至1936 年退休。在這段期間他遇上了[[第一次世界大戰]]的發生,也因此短暫的中斷他的教學生涯，戰爭期間他在砲彈廠做工人，每天高強度的工作並沒有將他壓垮，他甚至還在這段時間留下了大量的詩作。西元1916 年，適逢[[女權運動]]進一步發展，當時高等教育將女性拒之門外的問題引起了許多人的關注，謝林頓並不守舊大力為女權大聲疾呼,希望牛津大學醫學院能夠招收女性進入學習 。 謝靈頓在脊髓反射的研究中具有諸多建樹， 他非常準確地將脊髓前角運動神經元稱為運動傳出的最後公路，並於1925年提出使用運動單位（［［ motor unit ］］）這個術語來命名運動功能的基本單位，即一個運動神經元和它所支配的一群肌纖維。[[File:6837-hsmkfyp0868522.jpg|缩略图|motor unit ]] 謝靈頓和他的同事們在研究中還發現牽拉一群肌肉，在引起被牽拉的一群肌肉興奮收縮時，可引起與之相拮抗的肌群舒張，他的結論是牽張刺激能引起脊髓內一群運動神經元興奮，而另一群運動神經元則產生抑制，從而形成交互神經支配， 這種交互神經支配的理論後來被稱為［［謝靈頓定律］］。［［謝靈頓運動定律］］是根據刺激的來源及感受器所在位置，謝靈頓將感受器分為外感受器（如視、聽、嗅及皮膚等感受器）、內感受器（如感受內臟器官發來的衝動信息的感受器）和本體感受器（如肌肉、肌腱、關節和迷路等感受器） 。
1932 年謝林頓和[[埃德加·阿德里安]]一起由於「關於神經功能方面的發現」而獲得1932年諾貝爾生理學或醫學獎。
謝林頓從年輕時期開始就是一位運動健將，精力充沛，擅長各類體育運動，如橄欖球、賽艇等等。他在退休後，依然保持著對音樂、詩歌和散文的興趣，還留下了一部哲學著作《人的本質》。西元1952 年3 月4 日謝林頓因突發心力衰竭在[[伊斯特本]]去世，享年94 歲。