Nansen utdannet seg innenfor medisin og biologi i Bergen, og ble 2. konservator ved Bergen Museum i 1882 under 1. konservator Johan Koren som han forøvrig etterfulgte som 1. konservator i 1885. Der sorterte han havprøver av planter og dyr som ble innsamlet ved Den norske Nordhavsekspedisjon 1876–78. Under dette arbeidet bestemte han seg for å spesialisere seg i nevroanatomi, i første rekke hos laverestående virveldyr som leddorm (virvelløst dyr), slimål og lansettfisk. Dette førte ifølge professor Albert Gjedde til banebrytende arbeid i beskrivelsen av nervecellenes kontaktpunkter (synapser), og han vant «Joachim Frieles Guldmedaille», selv om arbeidet i ettertid har forblitt lite sitert.