Подобные явления И.П. Павлов и его сотрудники (См. Б.Н. Бирман. Экспериментальный сон. Л., Госиздат, 1925, и др.) воспроизвели в замечательных опытах на собаках. Например, у собаки образован условный слюноотделительный рефлекс на определенный тон фисгармонии — «до». Звучание этого тона каждый раз сопровождалось безусловным слюноотделительным раздражителем — кормлением. Когда условный рефлекс на тон «до» уже выработан, другие тоны фисгармонии — «ре», «ми», «фа», «соль» — также вызывают выделение слюны. Но действие их не подкрепляют подкармливанием, и оно угасает. Теперь уже только подкрепляемый тон «до» вызывает возбуждение в соответствующем, ему корковом центре, все же остальные тоны фисгармонии создают в коре очаги «внутреннего», «дифференцировочного» (по терминологии Павлова) торможения. Стоит теперь длительно зазвучать одному из таких тормозящих тонов, например тону «ми», чтобы внутреннее торможение начало иррадиировать из своего очага. Когда оно распространится на всю кору мозговых полушарий, собака уснет. Такой экспериментально вызванный сон во всем подобен обычному сну с сохранившимся в коре «сторожевым пунктом»: как только зазвучит подкрепляемый кормлением, возбуждающий условный раздражитель — тон «до», — собака проснется, начнет искать пищу, у нее потечет слюна.
Сон со сновидениями — другая разновидность неполного торможения коры больших полушарий. Если сон глубок, то кора глубоко заторможена и импульсы возбуждения, приходящие в нее от органов чувств, тут же заглохнут. Сновидений не будет. Ближе к утру, когда клетки коры достаточно отдохнут, охранительное торможение ослабевает и проникающие в нее импульсы начинают пролагать себе путь в лабиринте сплетающихся своими отростками нейронов. Подобно блуждающему огоньку, возбуждение перебегает от одной группы корковых клеток к другой и, растормаживая их, оживляет ту прихотливую вереницу образов, преимущественно зрительного характера, которую мы называем сновидением. Поразительна яркость, жизненность возникающих при этом образов! В состоянии бодрствования никакое воображение не может нарисовать ничего подобного. Именно яркость образов сновидения и играла, по-видимому, важную роль в возникновении суеверных представлений о загробной жизни.
Многие особенности сновидений, в частности их чрезвычайная образность и фантастичность, находят себе объяснение в учении Павлова о двух сигнальных системах. Обычные раздражители внешнего мира звуковые, световые, обонятельные и т.п. — в процессе образования условных рефлексов становятся сигналами безусловных раздражителей и могут их замещать. Так, например, в уже приведенном опыте Бирмана тон «до» стал сигналом пищевой реакции, заменив безусловный пищевой раздражитель. Совокупность таких сигналов и вызываемых ими условных рефлексов — первая сигнальная система — лежит в основе психической деятельности высших животных, а также детей, еще не научившихся говорить. Она преобладала у первобытных людей, у которых звуковая и внутренняя речь (а с нею непосредственно связано мышление) еще находилась на низкой ступени развития. Нет речи — значит нет и понятий, нет логического мышления (оперирования понятиями); на этих ступенях развития возможно лишь мышление конкретными образами и ассоциациями (связями) по смежности, сходству или противоположности, но зато как ярки эти образы, как безудержны, фантастичны ассоциации! С развитием речи наряду с первой сигнальной системой появляется вторая сигнальная система. Слово становится звуковым символом сигналов первой системы — «сигналом сигналов»; мышление приобретает все более логический, отвлеченный характер, утрачивая первобытную образность; и, чем выше в процессе эволюции (развития) поднималась система словесных сигналов, тем более подавлялась, тормозилась, отходила на задний план первая сигнальная система, по своему происхождению более ранняя.
Что же происходит во время сна? Вторая сигнальная система, как образование более позднего происхождения, менее устойчива и с наступлением сна затормаживается в первую очередь. Благодаря этому первая сигнальная система легко освобождается из-под ее влияния, а вместе с этим вновь приобретает самостоятельное значение образное мышление с его красочностью и безудержной фантастикой. Самые невероятные, самые несбыточные сонные грезы принимаются спящим как должное, как реально существующее; и только проснувшись, мы начинаем удивляться своему легковерию в часы сна.