（二）消化系统生理学
巴甫洛夫从1879年开始用了近二十年的时间集中精力研究消化生理学，以后在1906年～1911年进一步加强这方面的研究。他系统地研究消化生理的诸多方面，采用慢性实验法，创造了多种外科手术，导致把外科手术引进到整个消化系统研究领域，发现了主要消化腺的分泌规律，奠定了现代消化生理学的基础。
巴甫洛夫在健康的动物身体上安装瘘管，如胰腺瘘、唾液腺瘘、胆管末端瘘、食管瘘、胃瘘等导管。观察在任何时间内所收集到的纯净的消化液，获得了关于消化腺分泌全过程和消化液成分的基本材料，为搞清神经系统对整个消化过程的调节机制奠定基础。
1889年，巴甫洛夫对实验狗施行食管切断手术并安装胃瘘导管，应用著名的假饲法收集胃液并进而研究胃液分泌机制。这个实验非常成功，狗吃下去的食物自食管切断处落下，并没有进入胃，但假饲开始几分钟后，胃液开始分泌，并迅速增加，能持续几十分钟乃至几个小时。如果切断狗的迷走神经，假饲便不再引起胃液的分泌。通过实验，巴甫洛夫得出结论：食物引起味觉器官兴奋，这种兴奋通过味觉神经传至延髓，而后再由延髓通过迷走神经传至胃腺，也就是进行着从口腔到胃腺的反射。如将两条迷走神经切断，则反射不能完成，假饲时，胃腺便没有反应。
1894年，巴甫洛夫又成功地制成了分离小胃，以后被命名为“巴甫洛夫小胃”，简称“巴氏小胃”。他在动物胃上实施一个小手术，将动物胃的基底部分分割出一个不大的袋囊（巴氏小胃），巴氏小胃与胃体之间有共同的外壁，共同的血液循环和神经支配，但它们彼此却由内部粘膜层缝合成的“隔壁”分开。进入大胃的食物和唾液并不进入小胃，然而大胃与小胃的反射活动完全相同。通过多次实验证明：被吸收的食物数量、种类和胃液数量关系密切。这个实验获得了关于消化腺分泌全过程和消化液成分的基本材料，为搞清神经系统对整个消化过程的调节机制奠定基础，对于营养学和医学有重要价值。
（三）高级神经活动生理学
从1903年起，一直到他生命的最后一刻，巴甫洛夫连续三十余年致力于高级神经活动生理学和大脑生理学的研究，从而发现了大脑皮层和大脑两半球活动的规律，建立了高级神经活动学说，也称大脑皮层的条件反射学说。
巴甫洛夫认为动物的一切行为都属于反射的范畴。他把反射分为非条件反射和条件反射两类。所谓非条件反射是动物天生的功能，具有永久性，不因环境改变而丧失这种功能的反射活动。例如，狗在进食时由于食物的结构和化学刺激，使口腔粘膜中的化学感受器兴奋，通过神经传导引起唾液腺分泌唾液，这种反射就是非条件反射。所谓条件反射是指后天形成的，经过多次强化，使本来无关的刺激也能引起反应的反射活动。例如，用与食物无关的条件如铃声来刺激狗，这时狗的唾液腺并不分泌唾液，但若把铃声和食物联系在一起，即每次给狗喂食前就响铃声，这样实验若干次后，只要单独用铃声就会使狗的唾液腺产生反应，分泌唾液，这就是条件反射。
巴甫洛夫发现了条件反射，即发现了动物界和我们人类本身基本的，同时也是最普遍的现象。研究表明，条件反射是建立在非条件反射基础上的一种暂时的联系，也就是在条件刺激的皮层兴奋灶与非条件刺激的皮层兴奋灶之间，由于多次结合强化，从而建立了暂时的神经联系。由此可知条件反射具有暂时性的特点。
巴甫洛夫关于高级神经活动的学说清楚地表述了条件反射活动在争取机体生存的斗争中所具有的生物学意义。条件反射能够使人类和动物机体与周围环境建立各种复杂关系，根据对生命活动有利或不利的不同刺激信号，决定其行动，产生精确的反应，使之适应于生存的环境，不被淘汰。
巴甫洛夫在研究动物高级神经活动基本规律的基础上进一步研究了人类高级神经活动的规律，提出第一信号系统和第二信号系统学说。信号活动是大脑皮层最基本的活动。信号从本质上可分两类：一类是现实的具体信号，称为第一信号（如食物的外形和气味、声音、光等）；另一类是现实的抽象信号，称为第二信号（如语言、文字）。人和动物都具有第一信号系统，而第二信号系统是人所特有的。这也是人类高级神经活动和动物的高级神经活动的本质区别。对人类来说，第一信号系统是感性认识的生理基础；第二信号系统是理性认识的生理基础，它们是人类高级神经活动发展过程中的两个阶段，也是人类认识中两个不可分割的阶段。
20世纪初，心理学作为一门新的自然科学迅速发展壮大。巴甫洛夫把对动物及人脑功能的研究应用到心理学领域并取得巨大成就。他不仅是一位伟大的生理学家，还是一位伟大的心理学家。他的人类高级神经活动学说对心理学的发展产生深远影响。我们知道，气质是一种心理特征，它与神经类型有密切关系，神经类型是气质的生理基础。巴甫洛夫根据兴奋与抑制这两个基本神经过程的强弱程度，均衡性和灵活性，将动物和人的神经类型分为四种基本类型，并试图与希波克拉底的气质的四种类型对应起来，见下表：
神经类型
（气质类型）强度均衡性灵活性行为特点兴奋型（胆汁质）强不均衡攻击性强，易兴奋，不易约束，不可抑制活泼型（多血型）强均衡灵活活泼好动，反应灵活，好交际安静型（粘液质）强均衡不灵活安静、坚定、迟缓、有节制、不好交际抑制型（抑郁质）弱胆小畏缩，消极防御的反应强巴甫洛夫对高级神经活动的研究，开辟了大脑皮层生理学的新领域，奠定了心理学的生理学基础，推动了生理学和心理学的发展。
巴甫洛夫在科学上的成就，赢得世界声誉。他那忘我工作，不怕艰苦，献身科学事业的精神，是每位学者效仿的榜样，他热爱祖国，热爱劳动，为人谦逊、质朴，得到周围同事乃至全苏联、全世界人民的爱戴。
弗莱明和青霉素
亚历山大·弗莱明（Alexander Fleming，1881～1955），1881年出生于苏格兰的洛克菲尔德。弗莱明从小就是一个安静、害羞、谦让的人，可是他却有一双锐利而冷静的眼睛，观察事物非常细心。
一天，小弗莱明跟随母亲到医院去探望一位生病的亲戚，看着在病床上痛苦呻吟的病人，他不禁要问那人得了什么病？为什么会得这种病？病人无力回答他，站在旁边的护士也不知。好奇的小弗莱明又跑去问医生，医生也不知道，对他说：“孩子，人们还没有详细研究出来的病症还多着哪。”小弗莱明牢牢记住了这句话，从此，也暗下决心，要研究各种各样的病症，为人类解除病痛。
后来，弗莱明在伦敦大学圣玛丽医学院学习，毕业后他积极要求到圣玛丽医院实习。这其中的原因也很有趣。圣玛丽医院的水球队水平很高，弗莱明酷爱这项运动，于是便投奔这里而来，他的实习成绩优异，医院要留他任住院部医生，而此时的细菌部正在组建射击队，细菌部的主任又看上了弗莱明这个射击好手。也许他这个从游泳到射击的业余爱好的转变，反倒促成了弗莱明从医生到细菌研究者的专业转变。
第一次世界大战爆发后，弗莱明成为一名军医。战士们伤口溃烂感染，眼看着病菌吞噬着肌肉，侵入骨骼、血液，病人被折磨得奄奄一息。这些小伙子虽然是来医院接受救治的，可实质好像是来排队等死，医生们却束手无策。医生们能使用的最好消炎药是磺胺，但磺胺会大量杀伤人体的白血球，反倒削弱病人的抵抗力，加快了病人的死亡。弗莱明意识到必须马上找到一种能在不伤害人体细胞的情况下，还要充分杀死微生物的药物。
1922年的某一天，他正在做实验，可是鼻子痒痒得影响了他的工作。他想：也许是鼻涕在作怪。于是他别出心裁地挖出一些鼻涕，掺在培养的细菌里。两个星期后的一天，他照例清理那些散乱的培养液。突然，他发现在一个培养碟里，有些地方出现一大片黄，而有些地方则空白一片。经考查，空白之处正是涂过鼻涕的地方。“鼻涕中一定含有阻止细菌生长的东西！”这一发现使弗莱明兴奋无比，接着他把同样的细菌放在装有肉汤的试管中培养，肉汤上也长出同样黄色的细菌。他加入少许鼻涕，没有几分钟，肉汤变清了，细菌被消灭了。他用眼泪代替鼻涕，竟然产生了相同的效果。
为了能得到更多的眼泪，他把柠檬汁挤进眼睛里，逼出泪水。即使这样，也仍不够试验用，他劝说工人们也这样，无奈他怎么劝说，工人们也不肯做。“你们给我眼泪，我给你们钱，每次三便士，怎么样？”工人们当然很高兴，眼泪居然也可以赚钱！于是纷纷动手按照他说的去做。
经过多次实验，他发现，人体除了鼻涕、眼泪外，许多组织的分泌物都可以溶解甚至消灭某些细菌。这种物质在体内产生，溶解消灭细菌的同时，对人体没有任何伤害。他称这种物质为溶菌酶。这虽是一项独特的发现，但它并没有很重要的实际意义，溶菌酶不能有效杀死那些对人体危害很大的病菌。
1928年，弗莱明在一次做实验中，一个暴露在空气中的金黄色葡萄球菌的培养基被一种青霉菌污染了。一段时间后，弗莱明发现培养基中青霉菌周围的细菌没有了，而其他区域的细菌继续生长。弗莱明推断青霉菌产生了某种物质使这些有害病菌的生长受到抑制。很快他得到了有力的证据证明确实如他所推断的，该物质抑制并杀死了许多病菌的生长。由于这种物质是青霉菌产生的，所以他将其命名为青霉素，当时他还发现青霉素无害于人和动物。
1929年元月9日，弗莱明的助手克拉多克不停地打喷嚏，弗莱明用有青霉素的肉汤清洗了克拉多克的鼻腔。三小时后，又洗了一次。克拉多克不再猛打喷嚏了。这是弗莱明第一次在病人身上成功地使用了青霉素。
弗莱明于同年将这一重大发现公布于众。可一开始，人们并未认识到这项发现会给自己的健康带来什么重大益处。弗莱明强调指出青霉素若广泛应用于医学治疗中，会有光辉的前景。但是连他自己也不知道如何提纯青霉素。就这样，以后的十几年中，青霉素一直没有被广泛应用，提纯技术也一直没有突破。
20世纪30年代末，霍德华·瓦尔特·弗洛里和尼恩斯特·鲍里斯·钱恩这两位英籍医学研究家，有一次看到弗莱明的论文，在重复了弗莱明的实验，并证实了这一发现的正确性后，他们决定要想办法提纯这种神奇的物质。
青霉素的纯度开始时非常低，要想提炼出能够治疗一个恶性病人的药，就需要装满一节火车车厢的培养液。后来，他们曾用玉米汁培养霉菌，青霉素的含量一下提高了十倍；采用来自世界许多地方分离出的优良菌种，青霉素的产量从每立方厘米两单位（一单位为0.625微克）一下子提高到40个单位。令他们激动不已的是在一个烂西瓜上找到的青霉菌，使青霉素的产量从每立方厘米40个单位猛增到200个单位。
1941年2月，一位纽约警察由于葡萄球菌感染到血液，情况危急而住院治疗。12日，他成为全世界第一个接受青霉素注射的人。24小时后，这个生命垂危的病人，病况竟然大为好转。
弗莱明对于这个令全人类都为之欢欣鼓舞的好消息，却有自己的想法：“我想，赋予我的荣誉无论多大，比起我能否成为一种工具，在某种范围内减轻人类痛苦这个希望，世上一切地位权势便显得无足轻重了。”
二战期间，在美国的伯利汉城的柏西乃尔陆军医院，就是用这种叫做青霉素的药品，在209名被医生认为几乎无法治愈的病人身上做了尝试，结果206人都奇迹般地活了下来。
最开始，青霉素成了战时伤员的专用品。一直到1944年，美国已有2000所青霉素仓库，英美两国公民才在治疗中广泛使用青霉素。二战后，penicillin（青霉素的英文名称）已是风靡全球，家喻户晓了。
弗莱明、钱恩和弗洛里三人也正因为这项伟大的功绩同时被授予1945年度的诺贝尔生理学及医学奖。
青霉素是人类发现的第一类抗菌素，以后，人们在青霉素的基础上又找到了许多其他新型抗菌素，而久经“杀场”的青霉素却一直拥有最广泛的应用领域。
青霉素是用途最广的抗菌素类，从流感引起的感冒和扁桃腺发炎，到白喉、猩红热、淋病和梅毒等严重危害人体健康的疾病，均可被青霉素有效地控制和治愈。
青霉素对于少数人会有较强的过敏反应，所以注射青霉素之前都要预先做皮肤过敏试验，过敏体质者便排除在使用范围之外了。对绝大多数人来说，青霉素是一种很理想的“高效无毒”药。一个非过敏者，一天内注射100万单位的青霉素也不会产生副作用，而实际50万单位的剂量就可以有效地治愈一些疾病了。
1955年，伟大的医学家弗莱明带着成功，带着人们给予他的厚爱，离开了人世，终年74岁。