Tu začal vnikať hlbšie do odbornej problematiky tohto záslužného, ale na začiatku dvadsiatého storočia ešte pomerne málo prebádaného medicínskeho odboru. MUDr. Karol Matulay sa stal počas vojny prednostom Kliniky psychiatrie a neurológie na LFUK. Bol poverený vedením kliniky, prednášaním a skúšaním z psychiatrie. Pred jeho nástupom na túto funkciu pôsobil MUDr. Matulay ako sekundárny lekár. V roku 1934 absolvoval základnú vojenskú službu v Prahe. Keďže už mal na psychiatrickej klinike trojročnú prax, pridelili ho na psychiatrické oddelenie divíznej nemocnice. Po návrate z vojenskej služby dostal na Klinike psychiatrie a neurológie miesto asistenta, neskôr odborného lekára, až sa dostal do vedenia kliniky. Prišiel rok 1945. Jar slubovala nové nádeje. Už dávnejšie cítil, že organizačná práca vyplývajúca z vedenia kliniky mu zaberá príliš veľa času. Nezostávalo mu ho dosť na vedeckú a výskumnú činnosť. Chystal sa tiež vydať sa do sveta, získať nové vedomosti a skúsenosti. Bol rozhodnutý urobiť ďalší skok, predovšetkým vo svojom osobnom raste a vedeckom dozrievaní. A tak od roku 1947 začal pracovať na novom pracovisku. Bola to Psychiatrická liečebňa v Pezinku, ktorú pomenovali: Ústav pre liečenie chorôb mozgu. Organizoval, ordinoval, staval, vylepšoval, zavádzal nové metódy liečby i organizovania života pacientov. Liečebňu zmenil na rehabilitačný, športový areál, ktorý mal futbalové a volejbalové ihrisko a ako prvý v tom čase v celej republike aj trávnatý tenisový dvorec. Už krátko po nástupe do Pezinka sa profesor Matulay rozhodol, že v liečebni sa bude venovať nielen organizačnej, kuratívnej, ale aj vedeckovýskumnej práci. V nej sa profesor zameriaval na oblasť psychiatrie a neurológie, v ktorej ako lekár narážal na najväčšie problémy, kde bola zatiaľ lekárska veda bezmosná, kde bolo treba aspoň uľahčiť utrpenie pacientov a zmierniť následky ochorenia. V Pezinku to bolo široké spektrum detských chorôb. Pozorne sledoval skupinu detí, ktoré boli postihnuté detskou obrnou a následkom tohto ochorenia zaostávali v mentálnom vývine. Už v predvojnovom období sa profesor Matulay zaoberal epilepsiou. V Pezinku sa k tejto problematike opäť vrátil a sústredil sa najmä na epilepsiu detí a dospievajúcej mládeže. Hlbšie si začal všímať súvislosti, resp. časté prípady výskytu oboch ochorení u jedného pacienta: mentálnej retardácie i epilepsie. Zdôrazňoval, že veľkú úlohu pri liečbe zohrávajú aj rodičia, preto ich treba informovať, poučiť a vycvičiť, aby záchvat nebol príčinou strachu, obavy a pocitu viny. Po skoro desaťročnej práci profesora Matulaya sa Psychiatrická liečebňa v Pezinku zmenila takmer na nepoznanie.