19 世纪末,随着科学的发展,人类对自己身体各部分的构造已基本清楚,但对内脏器官的工作机理,对人体的司令部——大脑以及神经系统的活动规律,却了解很少．因为内脏和大脑都隐藏在体内,它们工作的时候谁也看不见．怎样才能观察到它们的活动规律呢？解决这个难题的,是俄国杰出的生理学家伊凡·彼得罗维奇·巴甫洛夫。

在巴甫洛夫以前,研究生理学的人,大多采用一种“急性实验”的方法．例如,牵一条狗来,将它麻醉后解剖,取出内脏器官来做实验．但是巴甫洛夫不赞成这种方法,因为实验的时候,器官已停止了正常状态下的工作,观察的结论当然不会准确．他主张进行一种“慢性实验”,就是实验的时候不让器官离开机体,也不作麻醉,这样就能观察到器官活动的真实规律。

巴甫洛夫想：营养是生命的来源,要了解人体内脏的机理,理应从研究消化开始,首先应观察胃的消化活动．可是,胃藏在腹腔里,怎么可能看到里面的动态呢？

一个偶然的事故,给了巴甫洛夫很大的启发．有个猎人枪支走火,子弹射进了自己的腹部,医生救了猎人的命,可惜伤口长期不能愈合,在腹部留下了一个通向胃部的小洞(这种通道,医学上叫做瘘管),只好用纱布盖着．聪明的医生就利用这个难得的“窗口”,来观察猎人胃的活动情况．当然,这只是独一无二的特例,又不能在其他正常人身上再开这么一个窗口。

消息传到巴甫洛夫耳里,渐渐地一个大胆的实验设计形成了．巴甫洛夫决定用狗代替人来做实验．先将狗胃的一部分割开,做成一个通向体外的胃瘘管,再在狗的脖子上开一个口子,把食管切断,然后把两个断头都接到体外。

在实验台上,在带瘘管的狗面前摆着一个食盘,饥饿的狗狼吞虎咽地吃了起来,可是咽下去的食物半路上从食管切口处掉了出来,又落在食盘里．狗虽然不停地吃,胃却始终大唱“空城计”．有趣的是,食物虽然没有进入胃里,但狗的嘴巴一动,一咀爵食物,胃就开始分泌胃液,因为胃内没有杂物,透明纯净的胃液就从胃部瘘管中一滴一滴地流入外面接着的试管里。

这个“假饲”实验告诉我们：食物并没有到胃里,而胃已开始分泌胃液,说明胃液的分泌不是食物刺激胃的结果,而是大脑通过神经下达了命令．食物一进入嘴里,味觉神经就向大脑报告：食物来了,叫胃准备消化．信号从大脑传到胃,胃液就分泌出来了。

不仅如此,巴甫洛夫在实验中还观察到好些耐人寻味的现象：当狗一看见食物,还没叼进嘴里,瘘管里就已开始滴出胃液,这说明不仅口腔可以向大脑报告“食物来了”的消息,眼睛看见食物后,也可向大脑发出报告．甚至不让狗看到食物,只是把香肠、火腿等藏在口袋里,灵敏的狗鼻子闻到了香味,也会有胃液滴出,这证明大脑已收到了鼻子发出的“准备消化”的信息。

综合这些现象．巴甫洛夫得出结论：大脑控制、支配着胃的消化活动,它是指挥全身各器官协调工作的司令部．“研究大脑活动规律,认识人体的司令部”成了巴甫洛夫下一个攀登的目标。

巴甫洛夫已打开了观察胃的“窗口”,有了研究消化的经验．他注意到：当狗看到食物,或闻到食物的香味时不仅能分泌胃液,嘴角也会流出口水．对了,通过唾液分泌去研究大脑,不是更方便吗？

这一次,他在狗的面颊上切开一个小口,使唾液腺的导管经过它通向体外．这样,狗的唾液不是往嘴中流,而是流到挂在面颊上的漏斗中,滴入下面的量筒里。

给站在实验台上的狗喂食物,唾液马上流了出来．这属于天生的反射,不需要任何训练就会产生,无论动物和人都是这样。

但是,巴甫洛夫构想了一个奇特的实验．在给狗喂食之前,打开电灯．因为灯光与食物没有任何联系,狗根本不理会,也不流唾液；而开灯后立即给狗喂食,狗的唾液就流出来了。

从此,凡是喂狗的时候,灯光和食物总是先后同时出现．这样重复多次后,一个奇怪的现象出现了：只要灯光一亮,即使不喂食物,狗也会流出口水．可见,在狗的大脑里,灯光已经变成了食物的信号,所以狗一看见灯光,就作出消化食物的反应,流出唾液．巴甫洛夫把这称之为“条件反射”。

条件反射是暂时的．对一条建立了条件反射的狗,如果总是只亮灯光,不给食物,狗的口水就会一次比一次少,最后就不再流口水了．暂时建立起来的神经联系也就消退了。

人类的心理活动,巴甫洛夫认为也是一种复杂的条件反射,但同动物的行为有本质上的差别．因为人类在进化过程中学会了劳动,同时产生了语言,巴甫洛夫把语言叫做第二信号,由语言引起的活动,叫做第二信号系统活动．这是人类特有的高级神经活动．巴甫洛夫通过20 多年的研究,证明动物只有第一信号系统这一种高级神经活动,就是由现实的具体刺激引起的条件反射；而人类则具有第一和第二信号系统,两种形式的高级神经活动。

巴甫洛夫创立的学说,有史以来第一次对人类高级神经活动作出了科学论述．他的非凡实验,为观察神经活动安下了一个明亮的“窗口”,为研究人类大脑皮层的一系列复杂问题,开辟了新的途径。