Опора на достижения физиологии высшей нервной деятельности и психологии постоянно ощущается при решении Добролюбовым вопроса о материальном субстрате умственной деятельности человека. В качестве такого субстрата он рассматривал мозг и нервную систему. Этот вопрос был очень важным не только для физиологии, но и для философии. После устранения ненаучных представлений о душевных силах человека требовалось привести естественнонаучные и философские аргументы в пользу того, что центром духовной деятельности человека является мозг, материальный орган человека, предназначение которого еще в XVII–XVIII вв. было не совсем ясно науке.
Разоблачая идеалистический взгляд на деятельность человеческого организма, Добролюбов писал: „В своих непрактических — а может быть, и слишком уже практических (имеются в виду вопросы воспитания. —
Одним из главных аргументов идеализма в пользу признания души как особой натуры человека был вопрос о свободе воли. Идеалисты утверждали, что явления духовного мира неподвластны изучению с помощью естественнонаучных методов, так как в области духа господствует абсолютная свобода и т. п. Многие ученые середины XIX в. (И. Мюллер. Г. Гельмгольц, К. Бернар, И. М. Сеченов и др.) мало ориентировались на подобные высказывания и занимались изучением фактов, т. е. стремились по существу материалистически взглянуть на явления духовной жизни человека. Опираясь на результаты науки, Добролюбов заключал, что воля „еще более, нежели чувство, зависит от впечатлений, производимых на наш мозг внешним миром. В наше время, — продолжал он, — уже всякий понимает, что абсолютная свобода поли для человека не существует и что он, как все предметы природы, находится в зависимости от ее вечных законов“ (3, 2, 453). Свобода воли человека есть свобода относительная, в своих поступках человек всегда руководствуется какими-нибудь чувствами и соображениями, зависит от внешнего мира.
Человек низводился Чернышевским и Добролюбовым с того пьедестала, на который он был поставлен Шеллингом, Киркегором, Шопенгауэром и другими идеалистами. Однако это не значит, что он упрощался ими. В человеке ничего нет сверхъестественного, принципиально непознаваемого, несводимого к его материальной жизни, но в то же время человек сам выбирает свои пути, проявляет относительную активность и т. п. Каждый человек — личность, обладающая сложной системой материальных и духовных свойств. Человек немыслим без взаимодействия со средой, с окружающей его жизнью, а в ней, как и в человеке, еще много непознанного. Революционеры-демократы абсолютизировали лишь материальное единство человека и то, что зависимость поведения человека от его материальной жизни, от состояния общественной среды является определяющей. Решение Добролюбовым вопросов о непосредственных стимулах, мотивах и материальных основах действий человека, о мозге как основе умственной и духовной жизни человека и т. п. составило важный вклад в развитие материалистической философии
Через год, в 1859 г., Добролюбов возвращается к этим вопросам в статье „Основания опытной психологии“, где он продолжает разрабатывать учение о мозге как субстрате, носителе человеческого сознания. Здесь Добролюбов подходит к вопросу несколько шире, обсуждая философские аспекты психофизической проблемы.