Вторая половина прошлого века ознаменовалась серией важнейших открытий иейрогистологов. Стало известно, в частности, что мозг состоит из нервных и в какой-то степени вспомогательных - глиальных клеток, а также нервных волокон, представляющих собой не что иное, как отростки нервных клеток. Отметим, что в выявлении последнего обстоятельства заметную роль сыграл основатель отечественной невропатологии А. Я. Кожевников. Значительные успехи были достигнуты в изучении структуры коры больших полушарий. В 1874 году киевский ученый В. А. Бец обнаружил в коре передних центральных извилин относительно крупные клетки пирамидальной формы, известные теперь как клетки Беца. В других отделах коры их найдено не было. Вариабельность гистологического строения различных корковых зон и разработанные на основании этого карты цитоархитектонических полей коры хорошо увязывались с представлением о функциональной неидентичности отдельных корковых территорий. Бец делил кору больших полушарий по ее морфологическим особенностям на И зон. В дальнейшем цитоархитектоническая карта мозговой коры уточнялась, при этом существенный вклад в учение о строении коры мозга внесли американец Г. Кемпбелл и немецкие исследователи К. Бродмап, О. и С. Фохт. Уже в наше время важная работа в этой области была проведена коллективом Института мозга АМН СССР, и прежде всего И. Н. Филимоновым, С. А. Саркисовым, Е. П. Кононовой.
Длительной была дискуссия о том, каким образом осуществляется связь между нервными клетками. Согласно одной из гипотез, эта связь может обеспечиваться топкими нитями - нейрофибриллами, которые переходят из одной нервной клетки в другую, образуя бесконечную нейрофибриллярную сеть. Однако верх в споре был одержан сторонниками нейронной теории, создатели которой (испанец С. Рамон-и-Кахаль, немец В. Вальдейер и другие) утверждали, что элементы одной нервной клетки не переходят в другую, так как между ними обязательно существует своеобразный контакт - синапс (застежка), как назвал его позже Ч. Шеррингтон. Было установлено, что отростки нервных клеток неидентичны по функции. По большинству из них импульс перемещается в направлении к телу клетки, а по одному - обычно самому длинному- он движется от тела клетки. Отростки первой группы были названы дендритами, второй - аксоном. Последовательно расположенные нервные клетки и их отростки составляют многозвеньевые цепи, или проводящие пути, которые и обеспечивают прохождение возбуждения (импульса) всегда в одном и том же направлении: дендрит - тело нервной клетки - аксон. Это правило стало именоваться законом динамической полярности нервной клетки.
Благодаря кропотливому труду многих ученых конца XIX века было создано стройное представление о нервных путях, которые проводят нервные импульсы к головному мозгу (афферентные пути) и из головного мозга (эфферентные пути), объединяя таким образом между собой различные отделы нервной системы. В головном мозгу, кроме афферентных и эфферентных нервных путей, были выделены ассоциативные пути, связывающие отдельные территории одного из больших полушарий, и комиссуральные пути, формирующие "спайки" между симметричными отделами больших полушарий. Из наших .соотечественников на том этапе особенно большой вклад в изучение архитектоники, то есть строения мозга, внесли В. М. Бехтерев, Л. В. Блюменау и Л. О. Даркшевич.
Таким образом, к тому времени, когда И. П. Павлов приступил к работам в области физиологии больших полушарий, уже был накоплен значительный запас знаний о структуре мозга. Многое стало известно и о том, к каким функциональным нарушениям ведет поражение различных его отделов. Но о характере происходящих в мозгу процессов по сути дела можно было лишь догадываться, так как не существовало адекватных методов обследования функционирующего мозга. Последний сравнивался с "черным ящиком", и изучению было доступно лишь то, что "в него входит" и "из него выходит". Сам же он для исследователей был "накрепко закрыт".
Главным методологическим оружием И. П. Павлова стало, как мы уже говорили, разработанное им учение об условных рефлексах. Ученый обратил внимание, что рефлекторная реакция у экспериментальных животных возникает не только в ответ на адекватный раздражитель (выделение слюны под влиянием пищи, отдергивание лапы в ответ на укол и т. п.), названный им безусловным, но и на сигнал, многократно предшествовавший безусловному раздражителю (звук шагов служителя, несущего пищу, световой сигнал, обычно вспыхивающий перед нанесением животному укола, и т. п.). Так как этот сигнал "зависит от многих условий, постоянно колеблется в зависимости от многих условий", он и был назван условным, а реакция на него - условным рефлексом. В отличие от прирожденного, видового, безусловного рефлекса, он вырабатывается в процессе накопления жизненного опыта и обучения. Павлов считал его аналогом того, что психологи называют ассоциацией, и оценивал как центральное физиологическое явление в нормальной работе больших полушарий. Базой для индивидуально приобретенных условных рефлексов являются врожденные безусловные рефлексы. Чтобы условный рефлекс образовать и затем сохранить, необходимо многократное сочетание безусловного и индифферентного, становящегося со временем условным, раздражителей.