ハートラインは、
節足動物、
脊椎動物、
軟体動物などの網膜の電気的応答の研究を行った。なぜならこれらの動物の視覚は人間のものよりも単純で、研究しやすいからである。特に
カブトガニを用いて、多くの実験を行った。実験には小さな電極を用いて、光によって
視神経が刺激を受けると記録されるようにした。彼は、目の中の光受容
細胞は連携していて、一つの細胞が刺激を受けると、近辺の細胞の活動電位が低下することによって光源の形がより強調され、形の認識が鋭敏になることを発見した。ハートラインはさらに、個々の光受容細胞と
網膜上の視神経繊維の働きの詳細を研究し、視覚の簡単なメカニズムを明らかにした。