巴甫洛夫也注意到了這個現象，他靜靜地思考了一會兒，對蘇莫娃說：“你把香腸拿走，過20分鍾你再進來，記住，進來時你把香腸放在口袋裏，不讓狗看見它。”
蘇莫娃按照巴甫洛夫的吩咐走了，狗的胃恢複了正常。20分鍾後，蘇莫娃口袋裏裝了香腸走進了實驗室。極快地，狗的胃活動起來，胃液從導管裏大量地流了出來。
巴甫洛夫笑了，愉快地請蘇莫娃把香腸賜給利斯卡，對蘇莫娃說：“道理很簡單。第一次香腸放在狗的麵前時，狗的眼睛、鼻子很快地感到了有香腸，這個信號通過神經傳給大腦，大腦很快地判斷出是有香腸，就通過另外的神經給胃腺下達命令：香腸來了，快分泌胃液。第二次，狗的眼睛沒有看到，但鼻子嗅到了，情況是一樣的。親愛的蘇莫娃，您的意見怎樣呢?”
蘇莫娃讚同地點點頭，她對巴甫洛夫教授嚴謹的科學態度和那種簡潔明了的科學分析是十分敬佩的：“教授，完全是這樣，狗的大腦在支配胃的行動。”
但是，大腦是怎樣支配胃的活動呢？要解答這個問題，需要巴甫洛夫和他的同事們付出更多的勞動，同時，還需要有百倍的勇氣和堅強的決心。
科學研究的道路是無止境的。譬如走路，你可以從東城走到西城，從北京走到南京，但是西城往西，南京往南，還有路可走。然而，對於一位真正的科學家來說，決不會因為已經做出了一些成就，有了某些發現，就中途而止。巴甫洛夫正是這樣的科學家，在接連做出了許多重大發現以後，他始終沒有認為已經夠了，恰恰相反，他知道要做的事情還多著呢！
從棕色大狗利斯卡的“假飼”實驗中，他得到了一個結論，狗在用口腔咀嚼食物時，大腦就經過神經發布命令，要胃腺分泌胃液。但是，大腦是通過哪條神經給胃腺發布命令的呢?如果找不到它，那麼巴甫洛夫的結論隻是一種未經證實的假說。
在這個時期，科學界對分布在動物胃部的迷走神經有種種議論，有人認為迷走神經對胃液的分泌毫無影響，有人認為是有影響的。雙方爭執不下，互不服氣。巴甫洛夫很重視這場爭論，但是，他認為最重要的是拿出實驗的事實來。他細心地把通往胃腺的迷走神經切斷，再進行“假飼”實驗時，狗就不再分泌胃液了。他把這個精巧的實驗重複了多次，然後公布於眾。巴甫洛夫用事實說明，迷走神經是大腦通往胃腺的唯一道路，把這條路卡死了，大腦發出的命令就無法傳到胃腺了。
巴甫洛夫在科學的道路上前進了一步，然而，他還要再往前走。
有一天，巴甫洛夫的助手彼得洛夫在實驗室進行狗的胃腺分泌實驗，他使用的是老狗瑪布斯。這隻狗是實驗室裏最老的，它認識實驗室裏所有的人，不管是原來的人還是新來的人。它常以老資格自居，命令其他的狗。在狗棚裏，當其他的狗爭吵不休，它實在看不下去時，它就大聲喊叫起來，這時爭吵聲就停止了。實驗室有兩個人，是瑪布斯最熟悉、最尊重的人，一個是巴甫洛夫，另一個是飼養員馬克西姆。馬克西姆從巴甫洛夫來到實驗室時，他就來了，一直負責照料實驗室裏的狗。老頭兒心腸慈悲，所有的人和所有的狗都朞歡他。
實驗室裏的鍾嘀嘀嗒嗒地在響著，已經過去一個小時了，瑪布斯的胃液分泌正常。這時，門外響起了馬克西姆的腳步聲，由遠而近，又由近而遠消失了。實驗室內一切照舊，但是彼得洛夫卻發現老狗的胃液增多了許多。彼得洛夫驚奇地向周圍看看，試圖發現有什麼新情況，但是什麼也沒有。那麼，什麼原因使老狗瑪布斯的胃液陡然增加呢？彼得洛夫急忙地把巴甫洛夫請了過來。巴甫洛夫聽懂了他的敘述，也驚訝了：“這究竟是為什麼？為什麼?”
師生兩個正在思考，這時，飼養員馬克西姆又走過實驗室門前，老狗瑪布斯的胃液又大量地流出來。這真是一個奇怪的現象，飼養員腳步聲一一胃液的分泌。啊，明白了，難道是馬克西姆的腳步聲也能引起狗的胃液的分泌嗎？為了證實這一點，巴甫洛夫即刻開了門，找到了馬克西姆，對他說：“親愛的馬克西姆，您每隔15分鍾走過實驗室門前一次，接連3次就可以了。”
馬克西姆嘟囔著，不明白巴甫洛夫為什麼這樣吩咐他。每當馬克西姆走過實驗室門前時，瑪布斯就大量地分泌出胃液。這個事實是無疑的了：飼養員的腳步聲，引起了狗的胃液的分泌。如今飼養員的腳步聲代替了食物，腳步聲響起就等於通知狗:有東西吃了。
這個發現，使巴甫洛夫十分興奮。他坐在書桌前，久久不能平靜。他的思想已經習慣於不停留在原處了。他想到，既然腳步聲能代替食物，那麼其他的信號，譬如鈴聲、黃色的光，是不是也有同樣的效果呢？第二天，他吩咐，以後給狗喂食時，首先搖鈴，就像學校裏上課下課要搖鈴一樣。