高級神經活動規律

19世紀末，隨著科學的發展，人類對自己身體各部分的構造已基本清楚，但對內臟器官的工作機理，對人體的司令部——大腦以及神經系統的活動規律，卻了解很少。因為內臟和大腦都隱藏在體內，它們工作的時候誰也看不見。怎樣才能觀察到它們的活動規律呢？解決這個難題的，是俄國傑出的生理學家伊凡·彼得羅維奇·巴甫洛夫。

急性實驗

在巴甫洛夫以前，研究生理學的人，大多採用一種“急性實驗”的方法。例如，牽一條狗來，將它麻醉後解剖，取出內臟器官來做實驗。但是巴甫洛夫不贊成這種方法，因為實驗的時候，器官已停止了正常狀態下的工作，觀察的結論當然不會準確。他主張進行一種“慢性實驗”，就是實驗的時候不讓器官離開機體，也不作麻醉，這樣就能觀察到器官活動的真實規律。

從研究消化開始

巴甫洛夫想：營養是生命的來源，要了解人體內臟的機理，理應從研究消化開始，首先應觀察胃的消化活動。可是，胃藏在腹腔里，怎么可能看到裡面的動態呢？

啟發

一個偶然的事故，給了巴甫洛夫很大的啟發。有個獵人槍枝走火，子彈射進了自己的腹部，醫生救了獵人的命，可惜傷口長期不能癒合，在腹部留下了一個通向胃部的小洞（這種通道，醫學上叫做瘺管），只好用紗布蓋著。聰明的醫生就利用這個難得的“視窗”，來觀察獵人胃的活動情況。當然，這只是獨一無二的特例，又不能在其他正常人身上再開這么一個視窗。

實驗

訊息傳到巴甫洛夫耳里，漸漸地一個大膽的實驗設計形成了。巴甫洛夫決定用狗代替人來做實驗。先將狗胃的一部分割開，做成一個通向體外的胃瘺管，再在狗的脖子上開一個口子，把食管切斷，然後把兩個斷頭都接到體外。

在實驗台上，在帶瘺管的狗面前擺著一個食盤，飢餓的狗狼吞虎咽地吃了起來，可是咽下去的食物半路上從食管切口處掉了出來，又落在食盤裡。狗雖然不停地吃，胃卻始終大唱“空城計”。有趣的是，食物雖然沒有進入胃裡，但狗的嘴巴一動，一咀嚼食物，胃就開始分泌胃液，因為胃內沒有雜物，透明純淨的胃液就從胃部瘺管中一滴一滴地流入外面接著的試管里。

實驗結論

這個“假飼”實驗告訴我們：食物並沒有到胃裡，而胃已開始分泌胃液，說明胃液的分泌不是食物刺激胃的結果，而是大腦通過神經下達了命令。食物一進入嘴裡，味覺神經就向大腦報告：食物來了，叫胃準備消化。信號從大腦傳到胃，胃液就分泌出來了。

耐人尋味的現象

不僅如此，巴甫洛夫在實驗中還觀察到好些耐人尋味的現象：當狗一看見食物，還沒叼進嘴裡，瘺管里就已開始滴出胃液，這說明不僅口腔可以向大腦報告“食物來了”的訊息，眼睛看見食物後，也可向大腦發出報告。甚至不讓狗看到食物，只是把香腸、火腿等藏在口袋裡，靈敏的狗鼻子聞到了香味，也會有胃液滴出，這證明大腦已收到了鼻子發出的“準備消化”的信息。

研究大腦活動規律，認識人體的司令部

綜合這些現象。巴甫洛夫得出結論：大腦控制、支配著胃的消化活動，它是指揮全身各器官協調工作的司令部。“研究大腦活動規律，認識人體的司令部”成了巴甫洛夫下一個攀登的目標。

巴甫洛夫已打開了觀察胃的“視窗”，有了研究消化的經驗。他注意到：當狗看到食物，或聞到食物的香味時不僅能分泌胃液，嘴角也會流出口水。對了，通過唾液分泌去研究大腦，不是更方便嗎？

這一次，他在狗的面頰上切開一個小口，使唾液腺的導管經過它通向體外。這樣，狗的唾液不是往嘴中流，而是流到掛在面頰上的漏斗中，滴入下面的量筒里。

給站在實驗台上的狗餵食物，唾液馬上流了出來。這屬於天生的反射，不需要任何訓練就會產生，無論動物和人都是這樣。

但是，巴甫洛夫構想了一個奇特的實驗。在給狗餵食之前，打開電燈。因為燈光與食物沒有任何聯繫，狗根本不理會，也不流唾液；而開燈後立即給狗餵食，狗的唾液就流出來了。

條件反射

從此，凡是餵狗的時候，燈光和食物總是先後同時出現。這樣重複多次後，一個奇怪的現象出現了：只要燈光一亮，即使不餵食物，狗也會流出口水。可見，在狗的大腦里，燈光已經變成了食物的信號，所以狗一看見燈光，就作出消化食物的反應，流出唾液。巴甫洛夫把這稱之為“條件反射”。

條件反射是暫時的。對一條建立了條件反射的狗，如果總是只亮燈光，不給食物，狗的口水就會一次比一次少，最後就不再流口水了。暫時建立起來的神經聯繫也就消退了。

人類的心理活動，巴甫洛夫認為也是一種複雜的條件反射，但同動物的行為有本質上的差別。因為人類在進化過程中學會了勞動，同時產生了語言，巴甫洛夫把語言叫做第二信號，由語言引起的活動，叫做第二信號系統活動。這是人類特有的高級神經活動。巴甫洛夫通過20多年的研究，證明動物只有第一信號系統這一種高級神經活動，就是由現實的具體刺激引起的條件反射；而人類則具有第一和第二信號系統，兩種形式的高級神經活動。

巴甫洛夫創立的學說，有史以來第一次對人類高級神經活動作出了科學論述。他的非凡實驗，為觀察神經活動安下了一個明亮的“視窗”，為研究人類大腦皮層的一系列複雜問題，開闢了新的途徑。