Незважаючи на тривалість існування фізіології - науки, предметом вивчення якої є процеси життєдіяльності цілісного організму і складових його органів і тканин, даний пізнання роботи мозку почалося лише з другої половини минулого століття. Подальший успіх у вивченні функції мозку був обумовлений появою нових методичних підходів, головними з яких були: метод умовних рефлексів, електрофізіологічні дослідження і стереотаксическая техніка.
Початок вивчення фізіології мозку було покладено російськими вченими І. М. Сеченовим (1829-1905) та І. П. Павловим (1849-1936), велич відкриттів яких визнано світовою наукою. У той час як зарубіжні вчені не «піднімалися» у своїх дослідженнях вище рівня спинного мозку, вважаючи, що діяльність головного мозку є предметом вивчення психологів, І. М. Сєченов та І. П. Павлов вперше насмілилися підійти до аналізу (мозкової діяльності об'єктивними, фізіологічними методами.
І. М. Сєченов у своїй книзі «Рефлекси головного мозку» (1863) вперше зробив спробу розкрити фізіологічні основи психічної діяльності людини. У його час це було надзвичайно сміливою спробою, оскільки така точка зору в корені суперечила панівним уявленням про самостійність психічної, або «душевної», діяльності людини, поза її зв'язки з мозком. Ця книга наносила нищівного удару по релігійному вченню про «душу», її безсмертя.
Займаючись експериментальним вивченням головного мозку, І. М. Сєченов вперше встановив наявність у ньому так званих «гальмівних» центрів, подразнення яких гнітило діяльність нижчого, спинного мозку. Так їм було відкрито невідоме раніше явище центрального гальмування. І. М. Сеченова була також встановлена здатність нервових центрів підсумовувати і таким чином «переробляти» надходять до них роздратування з периферії.
Розмірковуючи над цими фактами і зіставляючи їх з відомими раніше відомостями про процеси збудження, І. М. Сєченов зробив далекосяжні висновки про роль процесів збудження і гальмування нервових центрів в психічної діяльності. Він доводив, що як свідома, так і несвідоме життя людини обумовлена різними впливами, які надходять в мозок по нервах від органів чуття, що сприймають подразнення зовнішнього і внутрішнього середовища організму - інакше кажучи, в основі психічної діяльності лежить рефлекторний принцип. Основою виникнення думки, на його думку, є затримка в мозкових центрах останньої ланки рефлексу. А психічні рефлекси з посиленим кінцем і визначають сферу людських пристрастей (емоцій).
Ці уявлення І. М. Сеченова в значній своїй частині не втратили свого значення і до наших днів, хоча зроблені вони були в ту пору, коли основні закономірності діяльності мозку залишалися ще зовсім невідомими.
Рефлекторна теорія діяльності мозку отримала свій подальший розвиток у працях іншого генія науки - І. П. Павлова, який створив вчення про вищої нервової діяльності і озброїти фізіологів методом умовних рефлексів.
Значення цих рефлексів у житті високоорганізованих тварин і людини важко переоцінити, оскільки вони є однією з основних форм «урівноваження», або пристосування організму до постійно мінливих умов зовнішнього середовища. Ось чому в даний час до вивчення механізмів умовних рефлексів і їх ролі (у багатогранній діяльності цілого організму звернулися вчені всіх країн. Про це свідчать три останніх міжнародних конгресу фізіологів, що проходили в Голландії (1962), Японії (1965) і США (1968), на яких були представлені доповіді провідних нейрофізіологів різних країн, присвячені аналізу функціональних змін різних структур мозку, що відбуваються в процесі формування умовних рефлексів, і з'ясуванню їх ролі в складних формах поведінки тварин і людини.
Сама обстановка дослідів з умовними рефлексами за останні роки значно змінилася як у нашій країні, так і за кордоном. У фізіологічних лабораторіях стають звичними складні прилади з красивими пультами управління, електронно-обчислювальні машини, а серед співробітників цих лабораторій асі частіше можна зустріти інженерів, фізиків, математиків.
Справа в тому, що за 33 роки, що минули з дня смерті великого фізіолога, стався надзвичайний прогрес у фізиці і техніці, на підставі якого стало можливим проникнути в глибини мозку, в його таємничі механізми, що керують тієї чи іній формою поведінки.