人们知道，动物仅有第一信号系统高级神经活动，也就是由现实的具体刺激引起的条件反射。而人类则兼具第一和第二信号系统（语言）两种形式的高级神经活动。是谁最先发现高级神经活动规律的呢？他就是“生理学无冕之王”巴甫洛夫。这位俄罗斯生理学家有句名言：“要做科学的苦工！”因此，人们又充满敬意地称他为“科学的苦工”。
1849年，巴甫洛夫出生于俄国中部梁赞城的一个贫苦的家庭，父亲是个传教士。1870年，21岁的巴甫洛夫带着一张“贫困证明书”，进入了彼得堡大学攻读生理学。他刻苦学习，阅读了大量的书籍。大学毕业时，获得了金质奖章。后来，又转到军医学院深造，并在这所学院中度过了40多个年头。
巴甫洛夫生活的年代，科技发展突飞猛进，人类对于自身各个部分的构造已经相当清楚。不过，统一指挥协调躯体各部位运动的“司令部”——大脑，却仍像一个谜团，人们急于知道人体内的大脑和内脏器官的工作原理，了解高级神经活动的规律，却苦于无从观察而进展甚微。
如何才能透过体表，直视内脏器官的活动呢？一次偶发的事件，让巴甫洛夫大受启发。原来，有个猎人枪支走火，子弹射进了自己的腹部。医生救了猎人一命，但令人遗憾的是伤口长期不能愈合，只好用消毒纱布盖着腹部，留下一个通向胃部的小洞，透过这个瘘管，医生可以清楚地观察到猎人胃的活动情况。为什么不通过瘘管来观察动物的器官活动呢？巴甫洛夫开始了生理学发展史上最有意义的实验。
首先，他将狗的胃切开，做成一个通向体外的胃瘘管。接着，又在狗的脖子上开一个口子，将食管切断，然后把两个断头都接到体外。实验开始后，饥饿的狗像往常那样狼吞虎咽起来，可是咽下去的食物却从食管切口处掉出来。狗不停地吃着，可胃却始终空空如也。这时，有趣的现象发生了，食物虽然没有进入这只带瘘管的狗胃里，但狗的嘴巴一咀嚼食物，胃就开始分泌胃液。由于胃里没有杂物，胃部瘘管中就一滴一滴地滴下透明的胃液，流入预先备好的试管中。这个被称做“假饲”的实验结果显示：食物虽然没有到胃里，但胃已开始分泌胃液。说明胃液的分泌是大脑通过神经所下的命令，而不是食物直接刺激胃的结果。原来，大脑是指挥全身各器官协调工作的司令部，它控制着胃的消化活动。于是，巴甫洛夫瞄准了下一个目标：研究大脑活动规律，认识人体的“司令部”。
为了更加方便地观察研究狗的神经活动，巴甫洛夫在狗的面颊上切开一个小口，用导管将唾液腺分泌出的唾液引到体外，流到挂在面颊上的漏斗中，再滴入试验用的量杯里。在给狗喂食之前，巴甫洛夫先打开电灯。因为灯光与食物没有任何联系，狗根本没有理会，也没有唾液流出来。开灯后立即给狗喂食，狗的唾液就流了出来。以后，给狗喂食时总是打开电灯。经过多次重复，一个奇特的现象出现了：只要灯光一亮，即使不喂食物，狗也会流口水。由此可见，灯光已经和食物一起成为固定的信号出现在狗的大脑中，因此狗一见灯光，就做出消化食物的反应，流出唾液。
巴甫洛夫将他发现的这种实验现象称作“条件反射”。后来的实验证明，动物的条件反射只是一种暂时的现象。因为对于在实验室里对灯光与食物建立了条件反射的狗来说，一旦只有灯光而不喂食物，狗的唾液就会渐次减少，直到完全不分泌，暂时建立起来的条件反射也逐渐消失。
巴甫洛夫通过一系列科学实验，创立了非凡的学说，在人类历史上第一次对高级神经活动做了准确客观的描述，并由此开启了探索神经活动的一扇“窗口”，为研究人类大脑皮层复杂的高级神经活动开拓了全新的思路。1904年，诺贝尔奖基金会将该年度的生理学和医学奖金，授予了巴甫洛夫教授，以奖励他在生物学研究中取得的卓越成果。要知道，巴甫洛夫是世界生理学家中第一个享有这种荣誉的科学家。