人間の脳は左右の大脳半球が"脳梁"で結ばれ、情報をやり取りしています。スペリーは脳梁を切断した"分割脳"患者の行動実験を行い、左半球が言語・分析、右半球が空間認知・感情処理に優位であることを示しました。これは当時の"脳は均質な機能を持つ"という常識を覆し、リハビリや教育法の発展に大きく貢献しました。また、神経ネットワークが経験に応じて機能再編成できることも示唆され、可塑性研究の出発点になりました。

スペリーはネコ・サルを用いた交叉視覚路の再配線実験と、てんかん治療で脳梁切断を受けた患者の心理課題を組み合わせ、半球間の情報遮断条件下で各半球の独立処理能力を定量化した。左視野（右半球入力）に提示された単語は音読できないが、対象物を左手で正しく選択できるなど、言語と非言語情報処理の側性化を明示した。この"機能分化"概念は後のfMRI研究や認知神経科学の理論的基盤となり、左右半球協調の計算モデルにも発展した。

スペリーは視覚・体性感覚交差病態を利用し、callosal section + optic chiasm transectionモデルで交叉投射を完全に遮断。両半球に独立提示した刺激に対する行動応答（口頭報告・利き手/非利き手マッチング）を定量し、半球間転送時間ゼロの条件下で側性化指数を導入した。さらに、組織切片・HRP逆行性標識により二次交叉路の発達的可塑性を評価し、化学的勾配 vs 活動依存的整列という二層制御仮説を提唱した。これらの成果はコールスプリッティング手術後の認知アウトカム解析だけでなく、後のsplit-brain paradigmを用いた意識研究の方法論的基盤を提供した。