历史上第一个阐述了树突功能的重要性

张香桐是国际学术界公认的的树突生理功能研究的先驱者之一，发现树突有兴奋性，能传导神经冲动，树突对缺氧和低温比较敏感。

美国1987年出版的《神经百科全书》中收录了两项研究成果：

历史上第一次证明猴运动皮层内肌肉部位表征

张香桐证明每块肌肉都有自己的皮层代表区，各代表区的中心区互不重叠，但其周边区则互相重叠。深化了对运动皮层功能组构的理解，被公认为是这一领域的经典工作。

肌肉神经传人纤维的经典分类法沿用至今

张香桐和D.P.C.Lloyd测量了不同肌肉神经中的大量传入纤维后，发现按纤维的直径大小划分，肌肉神经中的传入纤维可以分为l，ll和lll类纤维。

张氏效应

张香桐发现“光强化效应”,被命名为“张氏效应”。他发现刺激外侧膝状体引起的皮层诱发电位,可因较弱背景光的持续照射而增大,背景光不但能提高视觉中枢的兴奋性,而且可以提高整个中枢神经系统的兴奋性。

针刺镇痛机制

张香桐首次发现丘脑的束旁核和中央外侧核中存在特异地对痛刺激起反应的神经元,针刺和镇痛药抑制这些神经元的痛反应,是通过中央中核一大脑皮层一束旁核、中央外侧核的神经回路实现的。他在“针刺镇痛过程中丘脑的整合作用”一文中提出“两种感觉相互作用”学说,认为针刺镇痛是由于来自痛源部位的感觉传入冲动和来自穴位处的感觉传入冲动在中枢神经系统内发生相互作用。

1980年,张香桐因针麻原理研究领域所作的重要贡献,被授予茨列休尔德奖。