Vuonna 1940 hänet kutsuttiin Nobelinstitut för Neurofysiologi, Karolinska Institutetiin, Tukholmaan. Siellä hän toimi neurofysiologian professorina vuodesta 1945 vuoteen 1967, jolloin hän jäi eläkkeelle. Tämän jälkeen hänelle samana vuonna myönnettiin fysiologian tai lääketieteen Nobel-palkinto yhdessä Haldan K. Hartlinen ja George Waldin kanssa siitä työstä minkä hän oli tehnyt Helsingin yliopiston Fysiologian laitoksessa ennen siirtymistään Ruotsiin. Hän ei voinut saada Nobel-palkintoa aikaisemmin, koska hän oli virkansa puolesta Nobel-komitean jäsen.