И. М. Сеченов заложил основы учения о высшей нервной деятельности (ВНД), показав, что все психические явления имеют рефлекторную природу и связаны с работой мозга. Он ввел понятие «физиология нервных процессов», которое стало фундаментом для дальнейших исследований.
И. П. Павлов развил идеи Сеченова, создав учение об условных рефлексах. Он экспериментально доказал, что многие формы поведения, которые ранее считались врожденными или имели мистическое объяснение, на самом деле являются приобретенными в результате опыта и могут быть сформированы или изменены путем дрессировки. Его работы по физиологии пищеварения и изучению условных рефлексов у собак легли в основу современной физиологии ВНД.