Чтобы изучить развитие рефлексов, Павлов использовал тот широко известный факт, что животные, готовясь принять пищу, выделяют слюну слюнными железами. Так, если собаке даётся пища, у неё выделяется некоторое количество слюны. Это простой безусловный рефлекс. Животному даётся пища, и во рту его появляется слюна. Затем Павлов установил, что если кормление собаки каждый раз сопровождать звоном колокольчика, то через некоторое время у неё станет выделяться слюна всякий раз, как она услышит звук колокольчика — даже в том случае, если пищу ей ещё не дали. Этот рефлекс он назвал условным, поскольку в результате определённых условий, например постоянного сопровождения звука колокольчика кормлением, собака приучается реагировать на звук колокольчика, в то время как реагировать на пищу её приучать не приходится. Другими словами, собака научилась ассоциировать звук колокольчика с кормлением, и, услышав колокольчик, она ждёт еду и уже готова к принятию пищи даже до того, как ей фактически дали есть.

В то время как безусловные рефлексы принадлежат к числу наследственных признаков животного, развившихся в ходе эволюции видов, условные рефлексы вырабатываются в течение жизни данного индивидуума и, возникнув, могут быть также изменены или уничтожены. Так, если через некоторое время звук колокольчика больше не будет сопровождаться кормлением, собака перестанет на него реагировать; можно также приучить её реагировать не на всякий звон колокольчика, а лишь на звон определённого тона и т. д.

Механизм рефлексов обнаруживается в мозге у животных в связях между его чувствительными и двигательными центрами. Чувствительные центры отличаются от двигательных. Функция первых заключается в том, чтобы воспринимать сигналы, а вторых — в том, чтобы посылать их. Они связаны между собой таким образом, что, когда сигнал поступает от органов чувств в чувствительные центры, он переходит далее в двигательные центры, которые затем передают его мышцам, железам и т. д., так что данное раздражение вызывает соответствующее ответное действие.

Таким образом, безусловный рефлекс основан на устойчивой и постоянной связи между чувствительными и двигательными центрами мозга. Условные же рефлексы основаны на временных, изменчивых и обусловленных связях, образующихся между чувствительными и двигательными центрами на протяжении жизни животного.

Эти связи между воспринимающими и двигательными центрами в мозге животного осуществляют связи между животным и внешним миром: функция связей, существующих в мозге животного, состоит в том, чтобы связывать животное с внешним миром, то есть с окружающей средой.

Так, безусловная связь между едой и отделением слюны, существующая в мозге собаки, связывает собаку с окружающей средой таким образом, что, когда собака получает пищу, она уже готова принимать и переваривать её. Условная же связь между звуком колокольчика и отделением слюны, возникшая в мозге собаки, связывает её с окружающей средой таким образом, что, когда звонит колокольчик (который собака приучилась ассоциировать с кормлением), она опять-таки готова к приёму пищи.

Животное может существовать лишь благодаря связям с окружающей средой, то есть внешним связям, которые устанавливаются через посредство внутренних связей в его мозге. Павлов показал, что эти связи животного с внешней средой создаются путём развития условных связей из безусловных, то есть путём развития условных рефлексов из безусловных.

Резюмируем. Безусловная связь есть относительно постоянная, унаследованная связь между животным и окружающей средой. Например, если перед глазами животного что-нибудь неожиданно промелькнёт, веки его быстро сомкнутся: это безусловная связь, которая обеспечивает защиту глаз. Животное совершенно независимо от меняющихся условий, в которые оно попадает, вступает во взаимоотношения с окружающим миром благодаря таким рефлексам. Оно уже рождается с этими рефлексами, выработавшимися в ходе эволюции вида.

Условная же связь есть временная, весьма изменчивая связь между животным и окружающей средой, которая возникает в течение жизни данного индивидуума и может исчезнуть так же, как и появилась. Например, собака может бегать за получением пищи в определённое место. Эта связь устанавливается в ходе её жизни: она привыкла искать пищу в определённом месте, её к этому приучили. Если же условия меняются, соответственно можно изменить и условные связи: собака может научиться искать пищу в другом месте.

Павлов показал, что функция нервной системы высших животных заключается в приобретении и установлении между животным и внешней средой временных и меняющихся связей, посредством чего животное приспосабливает свои реакции к меняющимся условиям окружающей среды, а также, действуя на окружающую среду, приспосабливает её к своим потребностям.

Эта функция осуществляется в мозге, и поэтому Павлов назвал мозг «органом сложнейших отношений животных к внешнему миру».

Деятельность и сознание. Ощущение