Чтобы сравнивать поведение животных, необходимо прежде всего использовать однотипную и адекватную методику исследования, обеспечивающую равные возможности для представителей разного уровня филогенеза (историческое развитие всего живого). Классическая павловская методика, разработанная, прежде всего, на собаках, здесь для этих целей не подходит, так как устройство органов пищеварения у рыб и птиц, например, резко отличается от строения этих органов у млекопитающих.
Членом-корреспондентом АН СССР А. Г. Ворониным была предложена для указанных целей двигательная пищедобывательная методика изучения условных рефлексов у разных представителей позвоночных животных. Для того чтобы получить и перед тем как получить пищевое подкрепление, рыба или аксолотль должны дернуть за подвешенную к нитке бусину, черепаха — потянуть за кольцо, встроенное в стенку экспериментальной камеры, голубь—клюнуть рычаг, а обезьяна — ухватиться верхней конечностью за рукоятку. Все эти движения объективно регистрируются на соответствующих приборах.
В результате многолетних исследований Л. Г. Воронина, а также его учеников и последователей было установлено, что скорость образования условного рефлекса на простой раздражитель одинакова у животных, стоящих на различных ступенях эволюционной лестницы. Но если временная связь вырабатывается на сложный раздражитель и рефлексы представляют собой целую цепь движений, то условные реакции вырабатываются тем скорее, чем выше был филогенетический уровень животного. В процессе эволюции усложнялась аналитико-синтетическая деятельность, увеличивалась подвижность нервных процессов.
Результаты этих исследований Л. Г. Воронин обобщил в книге «Сравнительная физиология высшей нервной деятельности» (1957). Оказывается, в процессе эволюции животные приобрели возможность реагировать на комплексные сигналы среды не только по их конкретным, но и по абстрактным признакам.
Соотношение врожденных и приобретенных форм поведения изменялось при этом в сторону приобретенных, и потому обучение для высших позвоночных животных — важнейший приспособительный акт.
Новые представления творчески развивали павловское учение и открывали перспективы для дальнейших углубленных исследований. В опыты Л. Г. Ворониным позже были включены различные представители беспозвоночных животных — гидра, планария, представители ракообразных и т. д. В последние годы он уделяет большое внимание высшей нервной деятельности человека, особенно неосознанным формам поведения, в связи с разработкой проблем памяти.
Проделанная работа невозможна без совершенствования методических приемов, в числе которых необходимо упомянуть электрофизиологические методики, с помощью которых исследовались особенности работы мозговых анализаторов и функциональные отношения между различными отделами мозга животных, стоящих на разных уровнях развития. Кроме замыкательной функции центральной нервной системы (условный рефлекс) у некоторых представителей животного мира изучался и ориентировочный рефлекс (реакция на неожиданность), осуществление которого тесно связано с условнорефлекторной деятельностью.
В 1965 г, Л. Г. Ворониным был опубликован «Курс лекций по физиологии высшей нервной деятельности», в котором обобщены современные данные нейрофизиологии, биохимии и нейрокибернетики. Выдвинута концепция, согласно которой эволюция нервной деятельности идет от несигнальных (инстинктивных) форм приспособления к сигнальным и завершается возникновением абстрактно-логических условных связей.
Президиум АН СССР высоко оценил фундаментальные исследования Л. Г. Воронина по эволюции высшей нервной деятельности, присудив ему в 1973 г. Золотую медаль имени И. П. Павлова.
Наука и человечество. 1975. Сборник - М.: Знание, 1974.