También durante esos quince años logró valiosos resultados investigando las herniaciones del cerebro que ocurren en sus cisternas (hernias cisternales) y los síndromes que ocurren tras una conmoción o traumatismo cerrado cerebral (síndromes postconmocionales); descubrió la "enfermedad de Carrillo" o papilitis aguda epidémica; describió en detalle las esclerosis cerebrales durante cuya investigación realizó numerosos trasplantes de cerebro vivo entre conejos, y reclasificó histológicamente los tumores cerebrales y las inflamaciones de la envoltura más íntima del cerebro (aracnoides), inflamaciones llamadas aracnoiditis.