Pavlov giunse a questa scoperta mentre, utilizzando cani, svolgeva ricerche sulla digestione: già in questo campo diede contributi così importanti da meritarsi il premio Nobel per la Medicina e la Fisiologia del 1904.
È noto il suo classico esperimento: associando per un certo numero di volte la presentazione della carne ad un suono di campanello, alla fine il solo suono del campanello determina la salivazione (la cosiddetta acquolina in bocca) nel cane, che prima certamente non produceva; quindi il cane si comporta così a causa di un riflesso condizionato provocato in lui artificialmente.
I riflessi condizionati naturali ed artificiali, le loro modalità di formazione e di azione, hanno assunto grande importanza in fisiologia, psicologia e psichiatria, anche se con risultati alterni.
Il governo sovietico gli attrezzò un magnifico laboratorio a Koltushing, presso Leningrado.
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