Исследования Павлова по проблеме локализации функции в коре большого мозга проводились в период, когда в науке полностью уже были преодолены фантастические и курьезные представления френолога Ф. Галля о топографическом расположении по поверхности мозга (и заметным по выпуклостям на черепе) множества «органов» разных его врожденных духовных способностей, как и представления Флуранса об отсутствии всякой локализации функции в коре большого мозга. Это был период, когда многие физиологи — Гитциг, Ферриер, Мунк, Лючиани, Гольц, Бехтерев и др. в весьма широких масштабах проводили эксперименты по экстирпации тех или иных областей коры большого мозга у высших животных с тем, чтобы по последствиям таких операций составить представление о функциональном значении разных областей и зон этого верховного органа центральной нервной системы. Не касаясь деталей полученных в этих экспериментах результатов, отметим, что они в принципе подтвердили данные клиницистов и анатомов о локализации зрительной, слуховой и двигательной функций в коре, но оказались разноречивыми и даже противоречивыми в определении характера кортикальной локализации этих функций, так как были получены в основном в простых наблюдениях за оперированными животными.
Преимущество метода условного рефлекса перед простым наблюдением проявилось со всей очевидностью и при разработке этой проблемы. В лабораториях Павлова в этих целях тоже удалялись те или иные области коры большого мозга у собак, но последствия операций исследовались при помощи методики условных рефлексов. В многочисленных и разнообразных экспериментах Павлов и сотрудники установили, что повреждение затылочной области отрицательно сказывается в основном на зрительных условных рефлексах, височных областей — на слуховых, передних областей — на условных рефлексах с кожных рецепторов и собственных рецепторов двигательного аппарата и т. п.
В процессе длительного изучения условных рефлексов у оперированных таким образом собак они выявили много нового и весьма значимого. Оказалось, что условные рефлексы, утраченные сразу же после удаления соответствующих зон коры большого мозга, со временем начинают постепенно восстанавливаться, достигая разного уровня совершенства в зависимости от размера и местоположения удаленной массы коры. Если удалялись части коры в тех сравнительно узких границах, которые определялись многими клиницистами, анатомами и физиологами как центры для тех или иных функций, то восстановление условных рефлексов достигало значительного уровня; не восстанавливались лишь тонкие дифференцировки и другие формы внутреннего торможения. При обширных повреждениях областей коры тормозные условные рефлексы вовсе не восстанавливались, а положительные восстанавливались в слабой степени.