巴甫洛夫關於高級神經活動的學說清楚地表述了條件反射活動在爭取機體生存的鬥爭中所具有的生物學意義。條件反射能夠使人類和動物機體與周圍環境建立各種複雜關係，根據對生命活動有利或不利的不同刺激信號，決定其行動，產生精確的反應，使之適應於生存的環境，不被淘汰。
巴甫洛夫在研究動物高級神經活動基本規律的基礎上進一步研究了人類高級神經活動的規律，提出第一信號係統和第二信號係統學說。信號活動是大腦皮層最基本的活動。信號從本質上可分兩類：一類是現實的具體信號，稱為第一信號（如食物的外形和氣味、聲音、光等）；另一類是現實的抽象信號，稱為第二信號（如語言、文字）。人和動物都具有第一信號係統，而第二信號係統是人所特有的。這也是人類高級神經活動和動物的高級神經活動的本質區別。對人類來說，第一信號係統是感性認識的生理基礎；第二信號係統是理性認識的生理基礎，它們是人類高級神經活動發展過程中的兩個階段，也是人類認識中兩個不可分割的階段。
20世紀初，心理學作為一門新的自然科學迅速發展壯大。巴甫洛夫把對動物及人腦功能的研究應用到心理學領域並取得巨大成就。他不僅是一位偉大的生理學家，還是一位偉大的心理學家。他的人類高級神經活動學說對心理學的發展產生深遠影響。我們知道，氣質是一種心理特征，它與神經類型有密切關係，神經類型是氣質的生理基礎。巴甫洛夫根據興奮與抑製這兩個基本神經過程的強弱程度，均衡性和靈活性，將動物和人的神經類型分為四種基本類型，並試圖與希波克拉底的氣質的四種類型對應起來，見下表：
神經類型（氣質類型）強度均衡性靈活性行為特點
興奮型（膽汁質）強不均衡攻擊性強，易興奮，不易約束，不可抑製
活潑型（多血型）強均衡靈活活潑好動，反應靈活，好交際
安靜型（粘液質）強均衡不靈活安靜、堅定、遲緩、有節製、不好交際
抑製型（抑鬱質）弱膽小畏縮，消極防禦的反應強
巴甫洛夫對高級神經活動的研究，開辟了大腦皮層生理學的新領域，奠定了心理學的生理學基礎，推動了生理學和心理學的發展。
巴甫洛夫在科學上的成就，贏得世界聲譽。他那忘我工作，不怕艱苦，獻身科學事業的精神，是每位學者效仿的榜樣，他熱愛祖國，熱愛勞動，為人謙遜、質樸，得到周圍同事乃至全蘇聯、全世界人民的愛戴。
弗萊明和青黴素
亞曆山大·弗萊明（Alexander Fleming，1881～1955），1881年出生於蘇格蘭的洛克菲爾德。弗萊明從小就是一個安靜、害羞、謙讓的人，可是他卻有一雙銳利而冷靜的眼睛，觀察事物非常細心。
一天，小弗萊明跟隨母親到醫院去探望一位生病的親戚，看著在病床上痛苦呻吟的病人，他不禁要問那人得了什麼病？為什麼會得這種病？病人無力回答他，站在旁邊的護士也不知。好奇的小弗萊明又跑去問醫生，醫生也不知道，對他說：“孩子，人們還沒有詳細研究出來的病症還多著哪。”小弗萊明牢牢記住了這句話，從此，也暗下決心，要研究各種各樣的病症，為人類解除病痛。
後來，弗萊明在倫敦大學聖瑪麗醫學院學習，畢業後他積極要求到聖瑪麗醫院實習。這其中的原因也很有趣。聖瑪麗醫院的水球隊水平很高，弗萊明酷愛這項運動，於是便投奔這裏而來，他的實習成績優異，醫院要留他任住院部醫生，而此時的細菌部正在組建射擊隊，細菌部的主任又看上了弗萊明這個射擊好手。也許他這個從遊泳到射擊的業餘愛好的轉變，反倒促成了弗萊明從醫生到細菌研究者的專業轉變。
第一次世界大戰爆發後，弗萊明成為一名軍醫。戰士們傷口潰爛感染，眼看著病菌吞噬著肌肉，侵入骨骼、血液，病人被折磨得奄奄一息。這些小夥子雖然是來醫院接受救治的，可實質好像是來排隊等死，醫生們卻束手無策。醫生們能使用的最好消炎藥是磺胺，但磺胺會大量殺傷人體的白血球，反倒削弱病人的抵抗力，加快了病人的死亡。弗萊明意識到必須馬上找到一種能在不傷害人體細胞的情況下，還要充分殺死微生物的藥物。
1922年的某一天，他正在做實驗，可是鼻子癢癢得影響了他的工作。他想：也許是鼻涕在作怪。於是他別出心裁地挖出一些鼻涕，摻在培養的細菌裏。兩個星期後的一天，他照例清理那些散亂的培養液。突然，他發現在一個培養碟裏，有些地方出現一大片黃，而有些地方則空白一片。經考查，空白之處正是塗過鼻涕的地方。“鼻涕中一定含有阻止細菌生長的東西！”這一發現使弗萊明興奮無比，接著他把同樣的細菌放在裝有肉湯的試管中培養，肉湯上也長出同樣黃色的細菌。他加入少許鼻涕，沒有幾分鍾，肉湯變清了，細菌被消滅了。他用眼淚代替鼻涕，竟然產生了相同的效果。