從諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎設(shè)立以來，第一個獲得這項(xiàng)獎勵的是俄國偉大的生理學(xué)家伊凡·彼德羅維奇·巴甫洛夫。1849年，巴甫洛夫出生在俄國中部梁贊省的鎮(zhèn)上。1870年，巴甫洛夫考入彼得堡大學(xué)，學(xué)生時代就因胰腺神經(jīng)生理的論文獲得了金質(zhì)獎?wù)?，以?yōu)異的成績讀完大學(xué)課程得到自然科學(xué)碩士學(xué)位，以后又進(jìn)入外科醫(yī)學(xué)院學(xué)習(xí)，并在臨床病院生理實(shí)驗(yàn)室工作；1883年獲得醫(yī)學(xué)博士學(xué)位。巴甫洛夫畢生研究生理學(xué)，并在這個科學(xué)領(lǐng)域獲得許多成就。他最偉大的貢獻(xiàn)是條件反射學(xué)說和兩種信號系統(tǒng)學(xué)說。巴甫洛夫于1897年出版的《主要消化腺機(jī)能講義》，總結(jié)了他在前半生研究消化腺生理學(xué)的成果，并因此獲得1904年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。從1902年開始，巴甫洛夫開始轉(zhuǎn)向大腦兩半球神經(jīng)活動的研究。

生理學(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，許多學(xué)說和理論都是建立在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的。巴甫洛夫之所以做出許多杰出貢獻(xiàn)，主要是因?yàn)樗谏韺W(xué)的實(shí)驗(yàn)方法上有重大的創(chuàng)造。為了有效地研究生理現(xiàn)象，巴甫洛夫創(chuàng)立了系統(tǒng)而完整的慢性生理實(shí)驗(yàn)方法。活體解剖稱為急性實(shí)驗(yàn)方法，是一種傳統(tǒng)的生理實(shí)驗(yàn)方法，這種實(shí)驗(yàn)方法的目的是要把研究的具體對象從機(jī)體的復(fù)雜的聯(lián)系中抽取出來加以研究，但它破壞了所要研究器官的系統(tǒng)和機(jī)體的整體聯(lián)系，破壞了器官的正常功能。這種方法所不能避免的上述缺點(diǎn)，常常使實(shí)驗(yàn)不能提供可靠的觀察依據(jù)。而巴甫洛夫創(chuàng)立的慢性實(shí)驗(yàn)方法，主要是在未經(jīng)損傷的動物身上進(jìn)行，或者按照實(shí)驗(yàn)要求在經(jīng)過了嚴(yán)格的外科手術(shù)而又恢復(fù)了健康的動物身上進(jìn)行各種實(shí)驗(yàn)。這種手術(shù)保證所研究的具體對象能夠從機(jī)體的復(fù)雜聯(lián)系中分解出來，但又不破壞它與機(jī)體的聯(lián)系和正常的生理功能。這樣所得到的實(shí)驗(yàn)記錄就能夠正確地反映出器官系統(tǒng)的活動規(guī)律。就方法論而言，這是一種將分析與綜合結(jié)合在一起的科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法。

巴甫洛夫在早年的血液循環(huán)實(shí)驗(yàn)中就使用了這種方法。這是他在對狗進(jìn)行系統(tǒng)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。他所訓(xùn)練的狗能夠長時間躺在手術(shù)臺上接受手術(shù)和實(shí)驗(yàn)，有時不需要麻醉。巴甫洛夫切開狗的皮膚和皮下組織，把動脈暴露出來，再把動脈和血壓記錄器連上。此外，他還用管子做成人工的循環(huán)系統(tǒng)，全部或局部保留小循環(huán)來供給流動血液的氧氣；并創(chuàng)造了能夠研究四肢、肺、心臟等器官的末梢血液循環(huán)變化的裝置等。因?yàn)檫M(jìn)行了這樣許多關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)，巴甫洛夫才有可能揭示血液循環(huán)生理學(xué)等方面的一些重要規(guī)律。

巴甫洛夫在后半期的科學(xué)研究生涯中，主要進(jìn)行消化器官和消化腺的研究。在這項(xiàng)研究中，他發(fā)展了前人的工作。他的前人，有的實(shí)驗(yàn)技術(shù)不高，有的不能綜合研究生理功能和消化功能而未有成果。巴甫洛夫形成了自己獨(dú)創(chuàng)的一整套精巧而高明的外科手術(shù)，把研究的器官在一定程度上分離出來，可以清楚地看到消化器官的活動規(guī)律。巴甫洛夫主要用狗來做此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)。他在狗的胃部開一個醫(yī)學(xué)上稱為瘺管的小孔，通過這個好像一扇小窗一樣的小孔，觀察狗的消化系統(tǒng)是怎樣活動的。透亮的胃液一滴一滴地沿著瘺管流進(jìn)玻璃試管。他所領(lǐng)導(dǎo)的研究所，每天有時可以提取20千克純胃液，供給醫(yī)療和實(shí)驗(yàn)用。在這段時間，巴甫洛夫了解到許多前所未知的趣事，比如用面包、肉、牛奶等不同的食物，會使胃液分泌出不同的胃液來。此后20多年，巴甫洛夫一直專心致志地從事這方面的研究工作，終于弄清了全部消化過程的機(jī)理，揭開了食物在胃內(nèi)消化的奧秘。1897年，他寫出了《主要消化腺機(jī)能講義》一書，為消化系統(tǒng)疾病的診斷、治療提供了豐富的科學(xué)實(shí)驗(yàn)資料和經(jīng)驗(yàn)，也最終形成了他的著名的慢性實(shí)驗(yàn)方法。各國的醫(yī)生都開始按照巴甫洛夫的方法治療病人，成千封賀信從世界各地源源不斷地飛來。巴甫洛夫因此而獲得1904年度諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。

1902年的一天，巴甫洛夫在看工友喂狗。當(dāng)工友給狗吃肉時，狗的口水就流出，而且滴下來。由于肉太少，因此狗一會兒就吃完了，但并沒有跑。巴甫洛夫叫工友再去拿肉片。工友走了，狗因?yàn)闆]有東西吃，口水也停止流出來。不一會兒，當(dāng)走廊里傳來工友的腳步聲時，這條狗未看到工友，也未看到他手里拿著肉片，馬上就興奮起來，嘴里又流出口水。于是，巴甫洛夫的腦子里又出現(xiàn)了一個新問題：為什么狗只要聽見工友的腳步聲就會流口水呢？

巴甫洛夫想：可能是狗已經(jīng)聽?wèi)T了這個工友的腳步聲，知道隨之而來的就是吃東西，狗的大腦已經(jīng)把這個工友的腳步聲和隨之而來的食物聯(lián)系起來，這是聽覺神經(jīng)給大腦的信號，這也和我們中國人常說的望梅止渴現(xiàn)象相似。人類也是根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷的。就餐前，只要一聽到刀叉碟碗的聲音，胃就感到難受，便有口水流出來。工友的腳步聲對狗來說就是刺激狗的大腦發(fā)布命令，胃液便隨之流出來。巴甫洛夫和助手們后來又在實(shí)驗(yàn)中改進(jìn)鈴聲、燈光、節(jié)拍器作用等繼續(xù)觀察。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，先給鈴聲再給食物，經(jīng)過多次反復(fù)后，只給鈴聲不給食物，狗仍然分泌胃液。巴甫洛夫認(rèn)為：吃食物—分泌胃液，是一種本能的無條件的反射，鈴聲是分泌唾液的條件刺激物。

為了清楚地看到狗流口水的情形，巴甫洛夫從狗的頰部開刀。狗的口腔里一共有6條唾液腺：一對耳下腺、一對下頰腺、一對舌下腺，都是流口水的。他切斷了位于耳下面的一條耳下腺，并把這條腺拉到面頰外面來，使流出的口水不落在嘴里，而流到外面的一個玻璃瓶子里。其余5條唾液腺的口水仍然涌向嘴里。接著，巴甫洛夫叫助手們把實(shí)驗(yàn)室四周墻壁上都貼上膠皮，不讓外面的聲音傳進(jìn)來，使狗受不到雜音干擾，而只根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要給它聽某種聲音或受到某種刺激。

結(jié)果證明：不論是腳步聲、鈴聲、流水聲、燈光或是剃狗的毛，只要同時給狗喂食物，雙方配合幾十個回合后，單用光、聲或剔毛，都能使狗流出口水。更驚人的是，哪怕你先用火燒燙狗的皮膚，只要同時給狗吃東西，經(jīng)過相當(dāng)次數(shù)，單用火燙狗皮就能引起狗流口水。這就是大腦皮層神經(jīng)細(xì)胞的功能。巴甫洛夫因此又建立了條件反射學(xué)說，而且是4級條件反射：食物—唾液，鈴聲—（食物）—唾液，燈光—（鈴聲、食物）—唾液，節(jié)拍器—（燈光、鈴聲、食物）—唾液。他認(rèn)為：這些條件刺激物可以看作鈴聲的信號系統(tǒng)，鈴聲是食物的信號，燈光是鈴聲的信號，節(jié)拍器是燈光的信號。巴甫洛夫又對8～10歲的兒童進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使他們對綠燈建立反射條件，以后不給燈光，只說“綠燈”或?qū)憽熬G燈”兩個字，兒童們也有反射活動產(chǎn)生。這就說明：“綠燈”這個詞與其他信號一樣，是一種條件刺激物。語言是人所特有的第二信號系統(tǒng)，“詞是信號的信號”，“詞是概括化抽象化的信號”。這就是巴甫洛夫建立的第二信號系統(tǒng)學(xué)說。這種學(xué)說為辯證唯物主義認(rèn)識論的反映論提供了自然科學(xué)基礎(chǔ)。

現(xiàn)在，腦生理研究大大地向前發(fā)展了，腦科學(xué)已經(jīng)成為一門獨(dú)立的前沿科學(xué)。巴甫洛夫在研究高級神經(jīng)活動方面的工作，現(xiàn)在看來是有很大局限性的，而且沒有產(chǎn)生廣泛的世界影響。但是，巴甫洛夫及其學(xué)派的系統(tǒng)慢性實(shí)驗(yàn)方法卻是生理學(xué)史上的不朽方法。這種方法在生理學(xué)發(fā)展的具體歷史階段顯示了高度靈活而成熟的實(shí)驗(yàn)技巧，顯示了一位杰出的科學(xué)家在方法論上的過人之處。