Первые попытки Фрейда, предпринятые им ранее относительно свободного выбора изучаемых предметов и часов, отводимых на их посещение, в четвертом семестре (лето 1875 года) приводят его к мысли о независимой линии в обучении. Он посещает полный курс лекций по зоологии (15 часов еженедельно), а не сокращенный — «Зоология для студентов-медиков». Он проходит два курса физики вместо одного, предписанного учебным планом, и продолжает посещать семинары по философии, добавив к ним еще один брентановский курс — по Аристотелевой логике. 11 часов в неделю отводились им на посещение лекций по физиологии, читаемых Брюкке.
В следующем семестре у Фрейда появляется особый интерес к биологии. Он по 10 часов в неделю проводит в лаборатории профессора Клауса, отодвинув на второй план занятия анатомией и физиологией. Кроме этого он все еще раз в неделю посещает брентановский семинар.
В марте 1876 года, после 2,5 лет обучения в университете, Фрейд приступает к первому своему самостоятельному исследованию, тема которого была предложена ему профессором Клаусом. Карл Клаус, директор Института сравнительной анатомии, был приглашен двумя годами ранее в Вену из Гёттингена для проведения реорганизации на отделении зоологии. Он особенно интересовался морскими животными, и в 1875 году ему было разрешено основать в Триесте Зоологическую опытную станцию, одну из первых такого типа в мире. Ему были выделены значительные средства, позволявшие не только вести научную работу, но и дважды в год на несколько недель посылать нескольких студентов на стажировку в Триест. Одним из первых студентов, которым была предоставлена такая возможность в марте 1876 года, был молодой Фрейд. Из этого следует, что профессор Клаус крайне высоко ценил его способности. Поездка в Триест стала первым знакомством Фрейда с южной культурой, так же как и его первой попыткой самостоятельной научной работы.
Во время летнего семестра между двумя поездками в Триест Фрейд сконцентрировал свое внимание на изучении биологии. Он посещает 15 лекций в неделю по зоологии и лишь 11 — по другим предметам (правда, кроме того, были три еженедельные лекции Брентано, посвященные Аристотелю). При изучении физиологии он впервые соприкоснулся с ассистентами Э.Брюкке, Экснером и Фляйшлем, важными для него впоследствии фигурами, а также прослушал несколько лекций по спектральному анализу и физиологии растений.
Поставленная перед ним задача имела отношение к проблеме, которая продолжала оставаться запутанной еще со времен Аристотеля. Никогда прежде не удавалось выявить гонадическую систему угря. Фрейд писал: «Никто еще не обнаруживал ни одного зрелого самца угря — никто еще не видел яичек угря, несмотря на бесчисленные попытки, предпринимаемые столетиями». Трудность такого выяснения связывалась, как правило, с необычной миграцией угря перед брачным периодом. В 1874 году доктор Сирский описал маленький дольчатый орган угря и предположил, что он представляет собой недостающие яички. Это было открытие, которое явно требовало проверки, и именно это и поручили сделать Фрейду. Фрейд проанатомировал около 400 угрей, обнаружив у многих из них орган Сирского. Микроскопические исследования гистологической структуры данного органа подтвердили вероятность, но не абсолютную достоверность того, что найденный орган является незрелым семенником. Тем не менее работа Фрейда была первой в серии подобных исследований, которые подтвердили предположение Сирского.
От только начинающего свой путь в науке человека трудно было ожидать больших результатов. Его учитель был вполне удовлетворен работой Фрейда, чего нельзя было сказать о нем самом. Честолюбивый юноша надеялся на то, что ему будет предложено продолжить исследование, в ходе которого ему удастся сделать поразительное и необычайное открытие[21].
Позднее Фрейд написал по поводу первых лет обучения в университете[22] следующее: «После трех лет обучения в университете я наконец понял, что своеобразие и ограниченность моих дарований лишают меня возможности достичь какого-либо успеха во многих областях науки, на которые я набрасывался с юношеским рвением. Так я познал истинность предостережения Мефистофеля:
В физиологической лаборатории Эрнста Брюкке я наконец обрел покой и удовлетворение, а также людей, которых я мог уважать и с которых мог брать пример», — великого Брюкке и его ассистентов — Зигмунда Экснера и Эрнста фон Фляйшля-Марксоу.