Важно отметить, что приехав в Лейпциг в качестве стажера к Вундту, Ланге не принял ни одну из его методологических ориентаций – ни учение о параллельности психических и физических процессов (психофизический параллелизм), ни принцип психической причинности, согласно которому психические явления определяются психическими же, и только ими, ни волюнтаризм, возведший волю в высшую силу души, для которой «нет закона». Под знаком этих концепций шла работа в Лейпцигском институте Вундта, ставшем в тот период главным международным центром психологических исследований. Но не для освоения этих концепций Ланге приехал к Вундту. У него еще ранее, на родине, сложились представления, противоположные вундтовским. Он отверг представление о сознании как замкнутом в себе внутреннем мире, о воле как действующем из глубины этого мира первоначале и другие постулаты лейпцигского профессора. Ланге, имевшему философское образование, но не имевшему навыков лабораторной работы, важно было ими овладеть, чтобы реализовать свой собственный план экспериментов, на которые он рассчитывал в поисках обоснования своих теоретических представлений.
Приступив к психометрическим опытам (так назывались тогда исследования времени реакции), Лланге поставил перед собой задачу наути реальные детерминанты акта внимания. Предпосылкой этого стал принципиально новый методологический подход, отразивший общую переориентацию мировой психологической мысли на эволюционно-биологический способ объяснения ее объектов. Взамен отношения сознания к организму на передний план выступило его отношение к системе «организм – среда». Взаимодействие организма со средой происходит посредством двигательной активности. Если прежде эту активность выводили из интеллектуальных, эмоциональных, волевых операций, то теперь эти зависимости меняются и сами эти операции выступают в качестве производных от мышечных процессов. Зарождаются моторные теории различных психических процессов.
Одним из пионеров этого направления выступил Ланге. Им была предложена моторная теория внимания – феномена, в котором внутренняя активность и избирательность сознания выступают в концентрированном виде. Моторная теория внимания ланге явилась антиподом трактовки внимания, запечатленной в вундтовском понятии об апперцепции. Исходным и фундаментальным является, согласно Ланге, непроизвольное поведение организма, имеющее биологический смысл, который заключается в том, что посредством мышечных движений организм занимает наиболее выгодную позицию по отношению к внешним объектам с тем, чтобы воспринять их возможно яснее и отчетливее. Предметом специального экспериментального изучения Ланге сделал непроизвольные колебания внимания при зрительном и слуховом восприятии. Этот феномен и его объяснение, предложенное Ланге в работе 1888 г., вызвали в психологической литературе оживленную дискуссию, в которую были вовлечены лидера тогдашней западной психологии – В.Вундт, У.Джемс, Т.Рибо, Дж. Болдуин, Г.Мюнстерберг и др.,
Моторная теория внимания Ланге принесла ему широкую известность на Западе. Публикация, в которой она излагалась, получила высокий индекс цитирования. Прочно став на почву биологического детерминизма, Ланге отверг любые трактовки внимания и воли, основанные на древнем, восходящем к августину постулате о том, что первопричиной этих процессов является внутренняя активность души.
В ноябре 188 г. Ланге был назначен на должность приват-доцента в Новороссийский (ныне Одесский) университет по кафедре философии. Наряду с чтением лекций он работал в физиологической лаборатории П.Спиро – ученика и последователя И.М. Сеченова. Здесь он продолжил начатые за рубежом эксперименты. В одном из писем жене ученый сообщал, что для завершения опытов об ощущении движения ему потребовались некоторые инструменты. Он нашел их в лаборатории Спиро, который отвел Ланге отдельную комнату, ставшую вскоре «кабинетом экспериментальной психологии».
Одесса той поры была крупным культурным центром юга России. С этим городом многие годы была связана жизнь Ланге. С ноября 1888 г. и до самой смерти он проживал в Одессе, работая в Одесском университете и других учебных заведениях города. Весьма продуктивными были первые годы его работы. В 1889 г. он издает учебник логики, впоследствии удостоенный малой золотой медали. В 1890 г. в центральном журнале «Вопросы философии и психологии» выходит его статья «Элементы воли», а в 1891 г. в журнале «Русская школа» – статья «Механизм внимания». В 1893 г. Ланге обобщил результаты своих исследований, представив их в качестве докторской диссертации «Психологические исследования. Закон перцепции. Теория волевого внимания». Эта работа Ланге ознаменовала начало открытой борьбы за утверждение экспериментального метода в отечественной психологии. В своей диссертации он подчеркивал необходимость создания при русских университетах кабинетов экспериментальной психологии, обосновывая это: «1) современным положением научной психологии, 2) примером университетаов Германии, Франции, Соединенных Штатов Северной Америки и др., 3) пользой, имеющей отсюда произойти, как практической для педагогов, врачей, так и теоретической для дальнейшего развития наук антропологических в широком смысле этого термина».