Материалистические идеи Сеченова получили свое дальнейшее развитие и обоснование в учении И. П. Павлова о высшей нервной деятельности. Замечательные работы Павлова решительно отметают попытки идеалистов рассматривать мыслительные процессы в отрыве от материи. Результаты исследований И. П. Павлова служат подтверждением марксистского положения о том, что мысль есть функция материального тела - головного мозга, а именно коры больших полушарий, являющихся основным органом высшей нервной деятельности животных и человека. Учение И. П. Павлова о высшей нервной деятельности является поэтому одной из естественно-научных основ диалектического материализма.
У высших животных центральная нервная система является органом связи организма со средой. Основными формами связи являются безусловные и условные рефлексы. Рефлекс - это закономерная реакция, или ответ, организма на воздействия внешних или внутренних раздражителей.
Безусловные рефлексы - постоянные связи организма со средой - это такие связи, которые возникают в процессе развития органического вида в целом и передаются по наследству от одного поколения к другому. Сложные безусловные рефлексы называются инстинктами.
Условные рефлексы - временные связи - это такие связи организма со средой, которые образуются в течение одной индивидуальной жизни на основе постоянных связей (безусловных рефлексов). Благодаря временным связям организмы имеют возможность более гибко приспособиться к постоянно меняющимся условиям внешней среды. Некоторые из условных, вновь образовавшихся рефлексов, как указывает Павлов, могут позднее закрепиться наследственностью и превращаться в безусловные.
Временные связи образуются при воздействии внешних или внутренних раздражителей на рецепторы (органы чувств). В результате этих воздействий в коре больших полушарий возникают физиологические процессы возбуждения и торможения, причём процессы возбуждения и торможения, возникшие сперва в специальных клетках коры больших полушарий, распространяются (иррадиируют) по коре больших полушарий. Затем иррадиация постепенно ограничивается; происходит суживание сферы раздражения, сосредоточение (концентрация) его в отдельном нервном пункте коры мозга.
Эти физиологические процессы являются механизмом аналитико-синтетической деятельности мозга, проявляющейся вовне в виде ответного действия, имеющего характер целесообразности и направленного на поддержание единства организма с меняющимися условиями существования; у человека к числу рефлекторных ответных реакций относится также и речь - качественно новый, специфически человеческий вид сложнорефлекторной деятельности.
Учение И. П. Павлова о высшей нервной деятельности открыло законы работы особым образом организованной материи - головного мозга. Эти законы (иррадиации и концентрации, возбуждения и торможения и др.) являются объективными; правильность их подтверждена многочисленными экспериментальными исследованиями, Установление Павловым закономерностей работы головного мозга имеет большое значение для науки.
Психическая деятельность есть результат физиологической деятельности коры больших полушарий головного мозга. Кора головного мозга, осуществляющая условие рефлекторную деятельность, является материальной основой всей высшей нервной деятельности, всех психически процессов. В коре больших полушарий головного мозга происходит как высший анализ поступающих через органы чувств сигналов, так и высший их синтез. Анализирующая и синтезирующая деятельность мозга даёт возможность более точно отражать многообразие явлений окружающей среды.
Создав материалистическое учение о высшей нервной деятельности, Павлов твёрдо установил также, что кора головного мозга играет главенствующую роль во вей функциональных проявлениях весьма сложного животного организма. Многочисленные опыты советских учёных по выработке условных рефлексов от внутренних органов (желудка, печени, почек и т. д.) позволили установит зависимость внешних и внутренних органов от коры головного мозга. Исследования академика К. М. Быкова подтвердили, что в кору головного мозга приходят не только сигналы из внешнего мира, но и сигналы от внутренне органов, которые являются для организма связующим звеном с его внутренней средой, подобно тому как сигналы, получаемые органами чувств извне, являются связью организма с внешней средой. Этими экспериментальными исследованиями, таким образом, были открыты пути для более глубокого изучения проблемы единства внешнего и внутреннего в жизнедеятельности организма.