条件反射实验，在人类历史上第一次开启了探索高级神经活动的窗口。
19世纪末，人类对自己身体各个部分的构造已经相当清楚，但内脏器官的工作机能，大脑高级神经系统的活动规律，却仍然是一个个谜团困扰着生物学家。
俄国生物学家巴甫洛夫对高级神经活动的探索，一直研究了30年，通过着名的“条件反射实验”，终于解开了这些谜团。
在巴甫洛夫以前，生理学家们采用的是“急性实验”的方法，比如，将一条狗麻醉后立即解剖，取出内脏作实验，即在器官停止正常状态下的工作时进行实验。
巴甫洛夫却主张“慢性实验”，就是不让内脏离开身体，也不麻醉，以便观察到器官活动的真实规律。就这样，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，接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。实验中，饥饿的狗像往常那样狼吞虎咽起来，可是咽下去的食物半路上从食管切口处掉出来了，又落回到摆在狗面前的食盘里。狗不停地吃着，吞着，可胃里始终在唱“空城计”。
这时就出现了一个有趣的现象：食物虽然没有进入胃里，但狗的嘴巴一动，一咀嚼食物，胃就开始分泌胃液。因为胃内没有杂物，透明纯净的胃液从胃部瘘管流入事先准备好的试管里。
这个被称作“假饲”的实验告诉我们：食物虽然没有到胃里，但胃已经开始分泌胃液。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。
巴甫洛夫撩开了现象的面纱，触到了真理的基石：原来，大脑是指挥全身各器官协调工作的司令部。“研究大脑活动规律，认识人体司令部”成了巴甫洛夫下一个目标。
这一次，他在狗的面颊上切开一个小口，用导管将唾液腺分泌的唾液引到体外，给实验台上的狗喂食时，唾液马上流出来，这属于天生的无条件反射，不需要任何训练就会产生。
但巴甫洛夫的实验很奇特，在给狗喂食之前，打开电灯。因为灯光与食物没有任何关系，狗根本不理会，也不流唾液；而开灯后立即给狗喂食时，狗的唾液就流出来了。从此以后，凡是给狗喂食时，总是伴随着开灯的动作。经过相当长的一段时间重复后，一个有趣的实验现象出现了。只要灯光一亮，即使不喂食，狗也会流出口水。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”。
巴甫洛夫通过生理学发展史上最有意义的实验，创立了非凡的学说，为研究人类大脑皮层的一系列复杂的高级神经活动开拓了全新的思路，从而也赢得了世人的景仰和崇拜。