巴夫洛夫Ivan Petrovich Pavlov (轉貼)
古典制約(classical conditioning)的發現
Pavlov在研究制約(conditioning)之前，
就曾經因他對消化系統的貢獻而拿過諾貝爾獎了。
他一開始是對狗消化反射弧的神經控制有興趣，
例如口水的分泌。在Pavlov研究唾液的過程中，新的現象發生了：
口水的分泌可以被一個完全中立的刺激所觸發。
在實驗室中待久的狗對很多刺激都會流口水，
而這些刺激對實驗室外的狗是沒有作用的。
例如實驗室中的狗不只是嚐到、觸到的肉才會流口水，
牠對看到肉、看到裝肉的盤子、看到端肉進來的人，
甚至聽到這個人的腳步聲都會開始流口水。
Pavlov發現此一現象值得研究，
於是經過重覆的「聲音─食物」聯結後，聲音單獨出現時，
也會引起口水的分泌(即沒有食物時，也會流口水)。
Pavlov提出一個制約與非制約的反射弧來解釋這個現象。
根據Pavlov，
每一個非制約的反射弧都是基於非制約刺激(unconditioned stimulus, US)
和非制約反應(unconditioned response, UR)之間的連結而來的。
在他的實驗室中，嘴裡的食物是US，口水是UR，
而制約的激刺是CS(conditioned stimulus)，制約的反應是CR(conditioned response)。
CS一開始時可以是一個中性的刺激(Neutral stimulus, NS)，如鈴聲或燈光等，
若是先前沒有經過制約就不會引起CR。
CR為流口水，是經過CS和US一起出現多次後，
被CS所引起的反應，其關係如上圖所示。
Pavlov 認為，在鈴聲與食物配對的條件下，
是使這隻狗產生學習的主要原因，於是稱這種學習歷程為制約(conditioning)。
但1913年Thorndike發現還有另一種制約，稱為操作制約(operant conditioning)
（另譯為工具制約），於是Pavlov發現的制約則改名為古典制約。
此後Pavlov的實驗方法在心理學上被擴大運用以研究人的學習行為，一般稱之為古典制約學習(classical conditioning)。
古典制約可以說明一生中出現的大量聯想學習。當一特殊信號與某個表象、情緒反應或物體匹配以後，該信號便獲得了新的意義。
例如廣告內容常與令人愉快的刺激同時出現，好比新車與美女同時出現，使人看到車子會引起看到美女之愉快反應，
此時車子為制約刺激，美女為非制約刺激。同樣地，也可運用此理論來矯正行為或訓練動物等。
以上資料摘自：
•Gleitman, H. (1995)。心理學(Psychology)(洪蘭譯)。
台北市：遠流。
•張春興(1988)。心理學。台北市：東華。
參考資料：
•張春興(1992)。張氏心理學辭典。台北市：
東華。•Newman B. M., &Newman P. R.(1998)。
發展心理學：心理社會理論與實務(Development through life: A psychosocial approach)(郭靜晃、吳幸玲譯)。
台北市：揚智。(原作1991年出版)
圖片來源：
•圖1：http://pavlov.amr-museum.ru/galery/gal27_e.htm
•圖2：http://www.skewsme.com/behavior.html
http://lib.ck.tp.edu.tw/monthly_theme/0705/200705.htm
巴夫洛夫與生理學 作者： 張文亮 臺灣大學生物環境系統工程學系
一八四九年九月十四日，巴夫洛夫（Ivan
Petrovich Pavlov）
生於俄羅斯西南方的梁贊（Ryazan）城。
當時俄羅斯約有六千萬人口，其中四千萬人是農奴，這些農奴是幾世紀以來，
俄國沙皇不斷併吞鄰國土地，戰敗國所留下的百姓，他們失去自己的農地，只能為地主耕種田地。
他們極為貧窮，沒有任何法律的保障。巴夫洛夫的父親是梁贊農奴地區一所教會的牧師。
農奴教區的牧師也非常貧窮，平日與農奴一樣辛勤地工作，
只有在星期日才站上講台，擔任講道的工作。巴夫洛夫後來寫道：
「我由父親學習到喜好辛勤工作的美德，父親特別善於種花。
與父親在農地上一起耕種，使我的肌肉健壯。 工作給肌肉帶來的強健，有如大腦獲得閱讀般地舒暢。」
父親也在屋外架設單槓，教導孩子在單槓上運動。
不服輸的孩子
家裡雖然貧窮，父親仍鼓勵他閱讀，好書至少要閱讀兩遍，並寫下讀後心得。
巴夫洛夫寫道：「寫讀書心得，是學習表達自己思考的最好方法。」
一八五三年，沙皇尼古拉一世為了爭奪黑海控制權， 與土耳其、英、法聯軍打了著名的「克里米亞之戰」。
一八五六年，俄國兵敗，這是俄國百年來領土擴張的首次挫敗，全國經濟進入蕭條時期。
此時，巴夫洛夫的家裡更窮了，他在念小學二年級時，有次從圍牆上跌下來撞傷了肺部。
校醫認為他有生命的危險，但是家裡沒有錢將他送醫照顧，他繼續每天運動，身體逐漸康復。
念中學時，同學多出身貴族家庭，他的個子又矮小，因此經常被同學戲弄，
這時他長期在單槓上訓練出來的肌肉，幫他打贏每次架。 打贏架的結果，是他的父親承受更大的壓力。
具有彈性的教育
在俄國近代史上，一八六○年是一個轉折的時期，新任的沙皇亞歷山大二世進行政治、經濟與教育上的大改革。
例如在政治上，他開始實施君主立憲制，成立議會審查法案；在經濟上，推動農地放領，讓農民擁有自己的土地；
在教育上，開放更多的機會讓農民的小孩可以接受高等教育。
巴夫洛夫正好趕上這個改革的時代，他在初級中學畢業後，申請進入「梁贊教會神學院」就讀。
這所學校秉持一個特殊的教育理念：不是要培養科科資優的好學生，而是具有特殊偏好傾向的學生。
因此只要學生在個人選擇的主修課程上有優秀的表現，其他輔修科目可以表現平凡，
只是每位學生在學期間都要選擇一主修科目，巴夫洛夫選擇的主修科目是「自然科學」。
一八七○年，他以優異的成績申請進入聖彼得堡大學的自然科學學系就讀。
走上生理學的研究領域
亞歷山大二世的改革帶來許多的反抗，守舊的貴族、地主反對土地釋放與勢力分享，激進的改革分子嫌開放的步調緩慢，
大學更是各方思想激盪澎湃的所在，校園各處通宵達旦都有學生在互相辯論。
巴夫洛夫也熱愛與人辯論，他的言詞犀利，立論一針見血。但是當對方情緒激動到失去理性時，他反而會變得安靜。
他在大學的前兩年，表現平凡。在大學三年級時，上了西昂（Ilya Cyon）教授所開授的生理學，他彷彿從渾沌中清醒，找到了所要主修的學科。
他寫道：「西昂教授的每一堂課，令我反覆咀嚼。」
他又寫道：「如果生命是最高的藝術傑作，無疑地，生理學是這份傑作的鑑賞方法。」
他深深地投入生理學的研究，主動擔任西昂教授的實驗助手。
在西昂教授的指導下，一八七四年，巴夫洛夫以〈胰腺的神經〉為題發表論文，並獲得研究金質獎章。
不止息的熱忱
一八七五年，巴夫洛夫大學畢業。同年，西昂教授轉往「外科醫學學院」（Medico-Chirurgical Academy，後改名為軍事醫學院）任職，
西昂教授承諾給巴夫洛夫研究助理的工作，因此巴夫洛夫申請該校醫學院的入學。
巴夫洛夫入學後，才發現因為學校人事的鬥爭，西昂教授憤而離職，取代他的是具有皇家王公身分的塔可汗諾福（Ivan R. Tarkhanov），
一個講究穿著、不愛科學研究的教授。他給巴夫洛夫研究獎學金，但是巴夫洛夫拒絕選他作指導教授。
巴夫洛夫因而轉到獸醫生理實驗室擔任助理，在這兩年當中，他開始進行血液循環與消化代謝的生理研究。
他寫道：「當我想到我的研究將幫助其他的人，我就不計較在實驗上所花的時間。」
當時擔任助理的薪水微薄，因此生活非常拮据，巴夫洛夫每天只吃兩餐，學校餐廳的規定是吃麵包不用錢，吃菜要錢，他就儘量用麵包果腹。
一八七八年，他轉往波特金（S.P. Botkin）教授新成立的醫學實驗室擔任主任，波特金是當時俄國最著名的內科教授，
專門研究人體器官的生理與病理以及神經系統對身體功能的調節。
他曾寫道：「身體上的疾病，大至心臟病，小至皮膚癢，根據生理學的觀點，一定有個合理的邏輯，這是醫學的理論基石。
不是看到一個傷口，就只想去醫治那個傷口，而是先去了解傷口的病理，由病理去探討組織或器官產生傷口的原因，再去醫治。
很多人認為病理研究是不切實際的空中樓閣，我卻認為除非了解病理，否則無法治療。」
遇上喜愛文學的女孩
巴夫洛夫在這段時期研究藥理學，主要是了解治療心臟與血管系統藥物的療效，
例如提煉菟葵、百合與福壽草等植物的萃出液，研究其對調整心臟跳動的神經系統的刺激與抑制作用。
一八七九年，他從醫學院畢業時，又獲金質獎章，並獲四年的獎學金。
同年，他認識了在聖彼得堡唸教育學院的莎拉•卡雪夫斯卡雅（Seraphima V. Karchevskaya）小姐。
莎拉的父親曾是俄國黑海艦隊的軍醫，但是英年早逝。
莎拉的母親靠著微薄的撫卹金過活，莎拉是個意志堅定的女孩，她不斷靠著擔任家教賺取學費，直到念完大學。
她酷愛文學與戲劇，為了補足大學的學費，她曾典當大衣； 為了欣賞某一齣戲，她賣掉高中所得的獎項。
她的個性樂觀、為人風趣，又長得非常漂亮，是許多男生追求的對象。
巴夫洛夫從小就熟讀莎士比亞的作品，莎拉日後寫道，
「吸引巴夫洛夫注意我的，可能是我對莎士比亞戲劇的熱衷。因為直到離世，他一直是個莎迷。」
巴夫洛夫極度害羞，開始交往時，從未直接表示。
有次，大夥在跳方塊舞時，巴夫洛夫沒有舞伴，十分憂鬱地坐在窗台的窗簾後面發呆。
多年後，他才告訴莎拉︰「若不是為了妳，我絕對不會去那兒的。」不過巴夫洛夫很快就被同伴發現了，被拉回加入方塊舞的行列。
當晚有個年輕的醫學院學生，是個很棒的男中音，他突然站起身來走向莎拉，告訴她有人要他為她唱一段柴可夫斯基的抒情曲。
唱完之後，莎拉問他是誰要求的，他表示恕難透露，不過有人指了指又坐回窗簾後頭的巴夫洛夫。
貧窮與甜蜜的日子
兩人持續交往，一八八○年六月，巴夫洛夫眼見莎拉即將畢業離開聖彼得堡。
六月十三日晚上，他終於鼓足了勇氣向她求婚，不久他們訂婚。但是外界並不看好他們，因為兩人太窮了。
一八八一年，巴夫洛夫問莎拉：「妳都在為什麼禱告呢？」她答道：「為你的快樂。」
他說道：「這也是我為妳所做的禱告。」
這也成為他們五月在教會結婚時的誓詞。結婚的禮服、禮鞋、帽紗和捧花都是新娘姊姊給的，
租賃新居裡的家具則是新郎以前小公寓裡的舊家具。
當時巴夫洛夫的月薪只有50盧布（當時教授的月薪約有700盧布），婚後，莎拉曾表示她可以外出工作、補貼家用，
不過巴夫洛夫堅決反對，因為他疼惜莎拉，不希望她太辛苦。
有一陣子，他們必須借住在巴夫洛夫弟弟的小公寓裡，甚至被迫分別居住到願意接待他們的友人家中。
他一生對金錢沒有什麼概念，他曾寫道：「金錢會腐化科學家。」
除了科學以外，他對生活其他事務都漠不關心， 他的妻子寫道：「他是一個不易相處的男人，整日活在自己的思想裡，
倘若別人問起他與科學無關的事情，他動輒生氣，經常得罪他人而不自知。」
他等人很少超過10分鐘，他說：「這10分鐘，在實驗室可以做很多事。」
雖然經年累月生活貧窮，他們倆都注重心靈生活，生活裡還是充滿了快樂。
天生佳偶
莎拉懷頭胎時，有次散步，巴夫洛夫走得非常快，莎拉為了跟上丈夫的腳步，不得不用跑的，結果不幸流產，兩人都非常傷心。
之後，莎拉再度懷孕時，巴夫洛夫展現出最周全的照顧，甚至不准她爬樓梯，而是雙手將她抱上四樓的公寓。
這次順利生產，是個可愛的男孩，不過，幾個月後，孩子不幸病逝。
下一胎是個男孩，結果妻子難產，有生命的危險，他在床邊對奄奄一息的妻子說道：
「相信我。如果妳死了，無論我愛科學有多深，我將永遠不再碰科學，我會把自己放逐到一個沒有人認識的地方，在那裡當個醫生。」
妻子回應道：「聽我最後的交代，並盡力去做。我仍然期待你繼續從事科學的工作，你愛科學，因為你愛人類。」
幸好，孩子生下來後母子均安，後來他們又有一個女兒。
巴夫洛夫曾寫了封信給莎拉：
「或許妳還記得我曾如何企盼妳參與我的實驗工作，因為妳觀察入微，應變能力又強，妳的生病與我們的逆境打碎了這個美夢。
不過我反而更珍視妳做為妻子與母親的角色，妳總是令我覺得人生很有意思， 妳和我趣味相投，陪伴我、照顧我，讓我毫無後顧之憂。
對我而言，沒有東西能比我們家的氣氛更快樂、更有價值，這是妳精心打造的，讓我成天繞著科學打轉的頭腦能夠休息片刻。」
莎拉看了此信以後，寫道：「這是我一生最快樂的時候！」
他們56年婚姻持續幸福的主因是莎拉對她丈夫的委身與對家庭的奉獻，
晚年，巴夫洛夫寫道，「我的成功，多要歸功於我這位信仰虔誠、熱愛文學的妻子，她竭盡所能地幫助我、照料我。」
初期的生理研究——心臟搏動的機制（1879∼1886）
一八八三年，巴夫洛夫以〈神經對心臟收縮的促進作用與實驗〉論文取得博士學位，並留校擔任生理學的講師。
二年後，他前往德國萊比錫的「魯勒威格實驗室」（Ludwig's Laboratory）進修兩年，繼續研究心臟搏動的影響機制。
此時，他提出心臟跳動節奏與加速跳動是由兩種不同的肌肉在進行，而且是由兩種不同的神經在控制。
但是經由動物的實驗，他無法找到這兩種不同神經的所在。
不過他提出神經影響心臟跳動是化學作用，因此可以利用化學藥物來影響失調的神經系統，進而醫療心臟病。
近代的心臟醫學認為影響心臟跳動的神經有兩種，一種是加快心跳的交感神經，
另一種是減緩心跳的迷走神經﹙副交感神經﹚，並不是像他所提出的。
但重要的是，他學到外科無菌手術的技術，並應用在試驗動物身上，在準確的實驗控制下，進行動物生理反應的觀察與研究。
一八八六年，他自德國歸來，重回大學的實驗室，繼續進行狗的「心臟分離手術」。
這是非常困難的實驗技術，他把狗的心臟取出，將心臟的血管接上已通氣的血液的管子，讓心臟仍能維持跳動，
再進一步研究切除神經的一段，並觀察此時心臟跳動的變化，進而探討該神經對心臟跳動的影響。
一八八七年，他逐漸將研究的方向轉向人體的消化系統。
第二階段的生理研究——消化的機制（1887∼1902） 巴夫洛夫自學生時代對人體的消化器官就深感興趣，
他寫道：「我在學生時代，就讀過劉易斯（F.H. Lewis）的《日常生活的生理學》（The Physiology of the Common Life, 1859），
書中有一幅哺乳動物的器官構造圖，消化器官特別讓我深感興趣。
我常想，為何身體內消化器官的結構會如此複雜？不同器官之間有什麼關係？
各器官是如何協調去消化差異性如此大的不同食物？」
首先，他設計獨特的實驗方法。他以狗為實驗對象，以外科無菌手術的方法，以一廔管自狗頸部探入食道，
再以一條廔管由狗的食道接通至胃部，再以一條廔管自胃囊外伸直到腹部外面。
給狗餵食後，由第一條廔管，他可以取出唾液分解後的食物。
由於狗已分泌胃酸，但是食物已由第一條廔管取出，所以由第二條廔管可以取出未與食物混合的胃酸。
若要測定胃液對食物的分解特性，則讓食物進入胃囊，再由第三條廔管取出胃液分解的食物。
其次，他以手術的方法切除研究器官上的神經，或是用阿托平（atropine）抑制迷走神經，再研究消化功能受影響的程度。
末了，他將器官取出，研究器官內不同部位、不同細胞的結構與功能。
經過10年的研究，他在一八九七年出版《消化腺的功能講解》，這本書是歷史上第一本完整呈現消化功能的著作，
使他獲得一九○四年的諾貝爾醫學獎。在這本書中，他發表了腸胃生理學的幾項重大發現。
1.他發現胃腺分泌胃液是受到迷走神經的刺激。因此人分泌胃液，是受到大腦對於食物的感官、味覺、嗅覺、
嘴巴的咀嚼與吞食所影響，而在食物進入與離開胃部時，胃腺也會分泌部分的胃液。
2.胃腺是在胃液黏膜的上方，由分泌黏液的黏膜細胞、分泌能消化蛋白質酵素的主細胞與分泌鹽酸的壁細胞共同組成。
3.當胃部分解後的食物進入小腸時，小腸黏膜細胞會分泌激素，經由血液到胃部底下的胰臟，
胰臟分泌鹼性液中和酸性胃液，迷走神經亦能刺激胰腺分泌胰液。
4.胰液幫助小腸將食物中的蛋白質分解成胺基酸，將澱粉、麥芽糖轉換成葡萄糖與分解脂肪。
5.小腸有許多絨毛，是微血管密集的地方，食物分解後就在此經血液吸收。
第六、 肝臟分泌膽汁，濃縮儲存在膽囊中，藉由膽管傳至小腸，促進食物中的油脂分解成甘油與脂肪酸。
6.唾腺的分泌受神經系統的影響，讓食物中部分的澱粉轉換成麥芽糖。
他幾乎把食物在各個不同器官的消化程序、消化腺體的分泌、神經系統的影響、不同器官間的協調，甚至養分的吸收機制，
一一清楚地呈現出來，只是未探討荷爾蒙在消化系統中的控制機制。
巴夫洛夫對消化腺的研究，逐漸給他帶來普世性的知名度，《消化腺的功能講解》迅速被譯成英文、德文、日文等出版，
並成為大學腸胃學科的廣用教科書。
一八九○年，軍事醫學院（Military-Medical Academy）聘他為藥理系的系主任。
一八九一年俄國皇室聘他為實驗醫學研究院生理所主任，擔任此職的月薪是720盧布，至此時他才脫離了貧窮的生活。
但是，當他剛領取720盧布時，有一個家鄉來的遠親就借走了700盧布，他只帶了20盧布回家給妻子。
嫁給這種丈夫是非常辛苦的，必須能應變各種突發的困難。
一八九五年，軍事醫學院生理學系的系主任出缺，有人建議他去拜訪某人，以獲此職缺，
他回應道：「我只期待欣賞我的，只因科學研究，不為別的。」五月，他獲任該職。
巴夫洛夫要求學生多用邏輯思考甚於使用記憶。
他寫道：「愈落伍的學科，愈缺乏以科學的研究為基礎，以致學生需要去記憶一堆的細節。
愈有科學研究的學科，就愈有邏輯思考的系統，學生要學習的是如何思考。」
他以生理學解釋藥物對肌肉與神經的影響，以病理學講解藥物的醫治功效，並以臨床實驗呈現結果。
巴夫洛夫不僅是一流的教育家，他上課的表達，每一個動作與說話的節奏，都經過仔細計算過似的。
他同時也是傑出的實驗者，不僅「用實驗印證他上課的內容，而且實驗進行得又快又準確。」他的學生如此記錄道。
他強調上課要有實驗示範，他的課常排在上午九點，他在六點或七點就到教室準備實驗，他上課時經常抽問學生，
他常說：「我不是要聽你們所讀的，我要聽你們所想的。」
上課沈悶時，他偶爾會在黑板上畫漫畫（因為他畫得很差，頗具娛樂效果），甚至要求學生上台畫。
他寫道：「我深深地喜好教學，如果沒有深入的思考，就無法在上課時有條理地表達。
教學最令人興奮的地方，是經常在教別人的時候，忽然想到新的看法。」
一九○三年的寒冬似乎特別漫長，俄國再度進入經濟大蕭條，各地都有失業的工人示威請願，俄國共產黨的勢力逐漸興起。
一九○四年，日本偷襲停泊在中國旅順的俄國太平洋艦隊，戰爭持續了一年，俄軍竟被打敗。
整個俄國更像滾沸的油鍋，民情激動，暴動四起。這時，巴夫洛夫卻冷靜地在生理研究所的一角，進行後來舉世聞名的神經反射實驗。
第三階段的生理研究——神經反射（1903∼1909）
根據過去對唾液與胃液的實驗，他已經知道唾液與胃液並不是一次分泌出來，而是有不同的階段，
而且每個階段分泌出來的體積都不一樣，他認為一定有些因素在影響。
他進行了一個非常有名的實驗去研究這些因素，他仍然以狗為試驗對象。
他將狗放在一間與外界阻隔良好的房間裡，他在房間內放置一個液壓計，有一管接到狗的嘴內，可以精確地量測唾液的分泌量。
再以繩子固定狗的位置，使狗不能隨意轉動。
實驗者在房間外可以看到狗的反應，但是狗看不到實驗者，狗聽不到外界的聲音，也看不到屋外的光線。
他給狗餵食，果然看到狗就分泌唾液。他認為這種反應與狗的天生習性有關，狗的眼睛看到食物、鼻子聞到食物，
就將感官接收到的信息藉由神經傳至大腦，大腦再藉由神經傳至唾腺，就分泌唾液，他稱這種天生不用學習的反應為「非制約反射」。
他繼續給狗食物，同時給鈴聲，狗也分泌唾液。而後他只給鈴聲，不給食物，狗也分泌唾液，這時分泌唾液的反應，
與狗受到過去聽到鈴聲就有食物的經驗有關，他稱這種需要經驗的神經反應為「制約反射」。
之後，他給狗幾次鈴聲，但都不給食物，狗所分泌的唾液就愈來愈少，甚至沒有，他認為這是天生的非制約反射「抑制」了後天學習的制約反射。
這些有趣而又非常著名的實驗，架設了生理與心理兩大學術領域之間的橋梁，也成為日後普世生理學與心理學課本的必備內容。
他也發現狗的喜、怒、哀、樂心理也會影響唾液與胃液的分泌，但是他的研究也引來外界的批判。
「用狗作實驗，只能了解狗的心理學，不是人的心理學。狗是低智商的動物，怎能拿來與人相比呢？」
他回應道：「我是用客觀的方法，去尋找所有生物基本反應的事實。」
他一生經常以狗為實驗對象，偶爾會用青蛙、蝴蝶進行實驗。
他對實驗的動物細心照顧，他的研究生或助理第一年的主要工作，就是學習妥善照顧實驗動物。
在給動物插廔管或手術時，也儘量減輕動物痛苦與感染的機會。 他手術的動作迅速俐落，旁人往往以為他還在準備，他卻已經大功告成了。
他寫道：「動物的生命是尊貴的、是無可比擬的，每當實驗帶來動物的死亡，是實驗者內心的掙扎，
若非為了人類的福祉，實在不應該犧牲這些動物的生命。」
第四階段的研究——大腦的功能（1910∼1930） 由神經反射，他逐漸進入神經活動的中樞——大腦。
他寫道：「腦部是人思考的位置，卻是科學界最無知的地方，是自然科學深入人類本質最終的極致。」
他研究的方法，是用手術移除腦部的一小區域，再觀察生物哪一部分的生理功能受損，用此來證明該部分的生理功能與腦部的相關性。
他發現制約反射的神經大都與大腦的皮質層相連，因此他提出，人的後天學習與經驗都是累存在大腦皮質的部分。
但是大腦的皮質層約由一百五十億個神經元組成，他無法區分影響人類記憶、思維、感覺或意志的是哪些神經元。
他也發現大腦皮質層分泌許多化學物質以控制神經的活動，但是無法分析這些複雜化學物質的成分。
一九二三年，他發表《二十年客觀研究動物行為與高等神經活動的關係》。
在這書中，他不僅整合過去20年對制約反射的研究，而且提出大腦皮質下兩顆卵圓形狀的丘腦，是將神經信息自脊髓傳至大腦皮質的轉換區。
他給大腦皮質層分區，這是近代腦神經醫學研究的基石，例如他提出大腦的第九神經區影響舌咽神經活動，進而影響唾液的分泌。
他在生理學領域的傑出貢獻是醫學治療的助力，卻是俄國共產黨領袖的芒刺。
他是近代科學史上，最敢直斥馬克斯共產主義錯誤的人之一。他一生拒絕加入任何政黨，他寫道：
「我是一個科學研究者，科學家看事情的角度是固定的，科學家做事情的方法是非分明，因此與從事政治的人有基本上的不同。」
科學研究者的風格
一九一七年三月俄國最後一位沙皇尼古拉二世遜位（一九一八年六月全家被槍決），
總理列寧邀請他參加俄國共產黨慶祝執政的全國大會，他以身體不適回絕，只回覆一封短箋：
「感謝上帝。因為過去的研究報告需要政府審查，我期待未來不需要如此。」
一九二三年，他更公開表示：「馬克斯主義是一場實驗，拿所有的人去做連我都不敢做的青蛙實驗。」
一九二四年，政府下令神職人員的子女不得念軍事醫學院，他立刻辭去大學教職，他的理由是：「我的父親也是牧師。」
一九二七年，他當面對著史達林說：「你以政治踐踏俄國的知識界，使我第一次以身為俄國人為恥！」
他又說：「當人對政治已經無法表達意見時，政治已失去存在的價值。」
史達林曾經迫害過著名的哲學家、文學家、歷史學家，但是不敢迫害科學家，他知道俄國要成為強盛的國家，需要第一流的科學家。
缺乏文史學者，俄國人的心靈更苦悶。科學至上，也使得俄國科學家成為為共產主義全力焚燒的一群人。
他又寫道：「我一生從事動物生理的實驗，在這過程中，我學習到一件很重要的事。
科學界像是一個馬戲團，而科學家像是馴獸師牽著馬或大象繞圈跑步，觀眾的掌聲常會亂了科學家的腳步，沈不住氣的科學家為了更多的掌聲，
甚至自己也跳上馬背，或像大象一樣下場作秀，結果干擾了動物的真正反應。」
反對俄國共產黨不等於反對俄國，一九二四年與一九二九年，他兩度帶著家人前往歐美講學，講完他又舉家返國。
後來，他看到德國納粹勢力的興起，知道俄德終必一戰，又呼籲年輕人為保衛祖國而戰。
第五階段的研究——語言與歸納的能力（1930∼1935）
一九三○年，他以制約反射的實驗，給狗不同的符號與數字教狗辨識，他也由狗的吠聲判斷狗的語言與學習能力的條件。
他發現：「語言的學習是需要一連串的制約反射，但是人對於語言的學習與應用，具有巧妙的綜合歸納能力，這是其他動物所不具備的。」
他也用制約反射的原理，去探討對精神病患的醫治，尤其在了解哪些環境因子會對病人造成精神的刺激後，
進而減少病人與那些因子的接觸機會，這論點後來成為俄國治療精神病患的主要方法之一。
給年輕學子的一封信
他的80歲生日感言：「感謝上帝。雖然我的記憶力稍退，我的思考依然清楚，我對科學工作的興趣仍然不減。」
他也發表一封信，登在《俄國青年報》上，他寫道： 這是一封短信，希望俄國的學生可以讀到。
讀書求學最重要的是要有系統，我再重覆一次——要有系統，你要嚴格地訓練自己，在知識的學習上要有系統。
為此，第一、愈是基本的科學原理，你愈不能放過。
讀到基本原理時，若讀不懂，不要翻到下一頁，千萬不要去掩飾你不懂的地方，尤其不要輕忽所有理論的臆測與假設之處。
這需要你不斷地學習自我約束與忍耐，從事科學研究是辛勤的工作。
雖然鳥類的雙翼是完美的飛翔輔具，但是飛鳥若不依靠空氣，牠們仍然不能飛翔。
幫助科學家飛翔的空氣，就是經過實驗與觀察的結果，若離開了這些，所有的理論都流於空洞，所有的探討都流於膚淺。
但也不要只是一味地收集實驗結果，要持續地探討這些實驗結果背後的影響因子，與其共通的、基本的法則。
第二、要謙卑，永遠不要自以為什麼都懂。
不管你在學識界已爬到多高，你要感謝指出你錯誤的人，並勇敢地說出：『我是一個無知的人。』不要讓你的驕傲占有你。
第三、要有熱忱。
記得科學的研究是一生之久，即使人的壽命再增一倍，他也無法研究窮盡，只有具備熱忱的人才能回應科學的呼召，一生從事真理的探索。
一九三五年冬天，他病重時對妻子說道：
「我一生最快樂的事是與妳一起經歷了許多的困難，我看到妳在困難中所顯出的喜樂，我終於知道我一生唯一羨慕的，就是妳那虔誠的信仰。」
一九三六年二月二十七日凌晨，他用最後的力量緊握莎拉的手，十幾分鐘後，他呼出了最後的一口氣。
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(11月9日編輯完稿)