Схема опыта не была досужей игрой торндайковского ума. Она отражала новые веяния в психологии. В те годы представление о непосредственной связи мысли и слова стало общепризнанным. Слово является также и моторным актом. Из этого следовало, что в случае мышления «про себя» должны происходить почти незаметные изменения мышц речевого аппарата. Обычно они не осознаются самим субъектом и не воспринимаются окружающими. Но нельзя ли повысить чувствительность к ним других людей с целью «прочтения» речевых микродвижений, а тем самым и соответствующих мыслей? В качестве средства усиления чувствительности к этим микродвижениям Торндайк избрал такой рычаг, как заинтересованность в отгадке, создаваемая подкреплением. Вместе с тем он предполагал, что чувствительность в ходе опытов постепенно обостряется (впоследствии обучаемость восприятию была названа «перцептивным научением»).

Для схемы этих опытов молодого Торндайка существенно то, что, во-первых, исключалось обращение к сознанию (ведь реакции экспериментатора, а именно изменения в мышцах его лица при думании «про себя», возникают непреднамеренно, и испытуемый, отгадывающий эти реакции, не знает, какими признаками он руководствуется, пытаясь их различить); во-вторых, исследовалось научение, приобретение опыта; в-третьих, вводился фактор положительного подкрепления. Все эти моменты определили в дальнейшем экспериментальные изыскания Торндайка. Опыты над детьми ему пришлось прервать: администрация университета их запретила по не зависевшим от него причинам. Тогда Торндайк занялся опытами над животными. Он стал обучать цыплят навыкам прохождения лабиринта. Цыплят негде было держать, и Торндайк по предложению Уильяма Джемса, который к нему явно благоволил, устроил импровизированную лабораторию в подвале его дома. Фактически это была первая в мире экспериментальная лаборатория экспериментальной зоопсихологии. Вскоре, захватив корзину с двумя дрессированными цыплятами, он переехал в Колумбийский университет к Дж. М. Кеттелу – горячему приверженцу объективного метода в психологии. Здесь Торндайк продолжал исследования над кошками и собаками и изобрел специальный аппарат – «проблемный ящик», в который помещались подопытные животные. Попав в ящик, они могли из него выйти и получить подкормку лишь тогда, когда приводили в действие специальное устройство (нажимали на пружину, тянули за петлю и т. п.).

Поведение животных было однотипным. Они совершали множество движений: бросались в разные стороны, царапали ящик, кусали его и т. п., пока одно из движений случайно не оказывалось удачным. При последующих пробах число бесполезных движений уменьшалось, животному требовалось меньше времени, чтобы найти выход, пока наконец оно не научалось действовать безошибочно.

Ход опытов и результаты изображались графически в виде кривых, где на оси абсцисс отмечались повторные пробы, на оси ординат – затраченное время (в минутах). Характер кривой («кривой научения») дал Торндайку основание утверждать, что животное действует методом «проб и ошибок», случайно добиваясь успеха. Резких падений кривой, которые свидетельствовали бы о том, что животное внезапно поняло смысл задачи, почти не наблюдалось. Напротив, иногда кривая резко подскакивала вверх, то есть при последующих пробах затрачивалось больше времени, чем при предыдущих. Произведя однажды правильное действие, животное в дальнейшем совершало множество ошибочных.

Свои факты и выводы Торндайк изложил в 1898 г. в докторской диссертации «Интеллект животных. Экспериментальное исследование ассоциативных процессов у животных». Термины Торндайк употреблял традиционные – «интеллект», «ассоциативные процессы», но содержанием они наполнялись новым.