Заседание секции она провела успешно, и после такого дебюта организаторам конгресса и всем присутствующим стало ясно, что из Советского Союза приехал талантливый, высококвалифицированный и перспективный нейрофизиолог. В немалой степени это сыграло свою роль в ее избрании в редакционный совет журнала «Electroencephalography and Clinical Neurophysiology» и включении в немногочисленную группу женщин-ученых, которые после окончания заседаний конгресса были представлены в Ватикане Папе Римскому.

С 1954 по 1962 год Наталья Петровна руководила электрофизиологической лабораторией в нейрохирургическом институте. За это время лаборатория сформировалась из талантливых старших (И. В. Введенская, Ю. В. Дубикайтис) и младших (Т. С. Степанова, В. В. Дубикайтис) научных сотрудников. Они выполняли многоплановые исследования в многопрофильной нейрохирургической клинике, совместно с другими специалистами занимались диагностированием, операционным контролем и послеоперационным ведением больных с опухолями головного мозга, черепно-мозговой травмой, сосудистой патологией, экстрапирамидными гиперкинезами и эпилепсией.

Наталья Петровна понимала, что в изучении функционального состоянии коры и подкорковых образований мозга должны участвовать квалифицированные инженеры, и для этого находила и приглашала талантливых специалистов. Перед ними стояла задача осуществлять технический контроль за аппаратурой и создавать условия для накопления новой нейрофизиологической информации. Эти инженеры (В. В. Усов, К. В. Грачев) наряду со своей повседневной работой успевали выполнять и оригинальные научные исследования по важным разделам функциональной нейрохирургии.

Молодым нейрохирургам было очень интересно присутствовать и общаться с Н. П. Бехтеревой, когда их больным в электрофизиологической лаборатории производили ЭЭГ-ис-следование, и оценку давала сама Наталья Петровна.

Перед исследованием лечащий врач докладывал анамнез, данные неврологического статуса и результаты других методов обследования больного, затем лаборант и сама Наталья Петровна, а также лечащий врач становились около аппарата. По ходу записи в отдельных случаях она иногда задавала дополнительные вопросы, а также давала пояснения по поводу регистрируемых отдельных информативных признаков на ЭЭГ. Затем Наталья Петровна подробно, на одну-полторы страницы, записывала заключение: предполагаемая этиология церебрального патологического процесса, полушарная латерализация и долевая его локализация, степень воздействия на стволовые структуры мозга. Тщательное ведение медицинской документация требовалось от всех сотрудников лаборатории, но полнота записи наблюдений лечащего врача проявилась в наибольшей степени, когда в институте с лечебной и диагностической целью стали вводиться глубинные долгосрочные электроды у больных с экстрапирамидными гиперкинезами и эпилепсией.

Больные эпилепсией представляли особый интерес для Натальи Петровны, так как в 1957 году в институт из зарубежной командировки вернулись два сотрудника, кандидаты медицинских наук А. Г. Земская и Ю. Н. Савченко, которые в течение полугода стажировались в Монреальском неврологическом институте (Канада) у профессора У. Пенфилда и обучались современной диагностике и хирургическому лечению очаговой эпилепсии. С их возвращением в институте стали активно внедрять операции такого типа: хирургические вмешательства проводились при очаговой эпилепсии как у детей, так и у взрослых. Выполнялось тщательное предоперацинное, интраоперационное и послеоперационное динамическое исследование биоэлектрической активности головного мозга, что позволило А. Г. Земской подготовить и впервые в СССР защитить докторскую диссертацию по хирургическому лечению очаговой эпилепсии у детей (1966) и Ю. Н. Савченко – докторскую диссертацию по хирургическому лечению очаговой эпилепсии у взрослых (1969).

В нейрохирургическом институте Наталья Петровна провела большую работу по внедрению с диагностической и лечебной целью метода глубинных множественных долгосрочных электродов у больных с экстрапирамидными гиперкинезами и эпилепсией. Интерес к данной теме появился в связи с нарастающим числом публикаций в зарубежных журналах.

Окончательно этот интерес закрепился после поездки Натальи Петровны в Рим на Международный конгресс нейрофизиологов. К этому времени институт получил на апробацию стереотаксический аппарат НИИЭХиИ модели Шпигеля и Уайсиса, предназначенный прежде всего для выполнения одномоментных стереотаксических операций. Под руководством профессора Е. М. Маргорина его аспиранту по настоятельной рекомендации директора института, академика В. Н. Шамова предлагалось произвести апробацию аппарата на трупах со всеми требованиями стереотаксического метода.

В планах Натальи Петровны здесь разрешался только один вопрос: внедрение в нейрохирургическом институте метода множественных глубинных долгосрочных электродов для лечения больных с экстрапирамидными расстройствами и эпилепсией с применением уже имеющегося в институте апробированного стереотаксического аппарата. Но такая задача требовала выбрать для их применения в клинических условиях оптимальный технический материал, создать из него удобную конструкцию пучков, применить щадящую фиксацию с сохранением их целостности для возможного длительного проведения диагностических и лечебных воздействий (от трех до шести месяцев).

Наталья Петровна и дирекция института предполагали, что метод глубинных множественных долгосрочных электродов откроет уникальные возможности для проведения диагностического и лечебного процесса при постоянной заботе о больном, а также позволит выполнять научные исследования на высоком современном уровне.

Стереотаксический аппарат НИИЭХиИ был апробирован в экспериментальных условиях, создана конструкция электродов и пучков для глубинных долгосрочных множественных электродов, представляющих тонкую проволочку из золота. Для такой первой операции тщательно обследовали и обсудили больную с выраженной правосторонней экстрапирамидной симптоматикой.