В 1950 г. во время объединенной сессии Академии наук СССР и Академии медицинских наук, известной как «павловская сессия», работы Н.А. Бернштейна были подвергнуты критике за «антипавловскую» направленность. Сам он вскоре был уволен из институтов и до конца дней уже не имел лабораторной базы для работы.
Ученый не отказался от своих работ, а напротив, продолжал развивать собственные идеи. Друзья устроили его работать в реферативном журнале.
Н.А. Бернштейн был реабилитирован в период хрущевской «оттепели». Его модели сразу же стали востребованы физиологами, кибернетиками и психологами. В начале 1960-х гг. он много общался с физиками и математиками, писал в кибернетические издания, выступал с лекциями на семинаре, организованном молодыми математиками, биологами и физиками.
В это время начали формироваться основы того, что впоследствии получило название физиологии активности. В противовес изучению организма в покоящихся состояниях новое направление исследований, считал Н.А. Бернштейн, должно делать упор на активное поведение организма, преодоление им среды, а не приспособление к ней.
В середине 1960-х гг. у него обнаружили рак печени. Ученый рассчитал оставшиеся ему немногие годы жизни, оставил лабораторию и занялся дальнейшей разработкой теоретических проблем физиологии активности, биологических аспектов кибернетики, много работал со своими учениками, консультировал лингвистов, математиков, деятелей искусства, физиологов и медиков.
Н.А. Бернштейн умер в 1976 г. Он был разносторонне образованным человеком: работал на стыке психологии и физиологии, его теории посвящены проблемам из еще большего числа областей, его идеи используются в психологии, математике, биологии и физиологии, кибернетике. Изучая уровни построения движений, он пришел к созданию концепции физиологии активности. Его труды послужили примером и основой для творчества таких психологов, как Б.М. Ве-личковский, Ю.Б. Гиппенрейтер, В.П. Зинченко и многих других.
.