В области физиологии органов пищеварительной системы Павлов работал еще в годы своей учебы в университете. К этому первому научному влечению, обусловленному в значительной мере влиянием прочитанной им в юношеские годы увлекательной книги английского ученого Льюиса «Физиология обыденной жизни», он вернулся после более чем десятилетнего перерыва и занимался его разработкой еще примерно два десятка лет.
По ценности своих фактических и теоретических результатов, по оригинальности и мастерству выполнения работы Павлова по физиологии пищеварения — поистине классические. Они-то и принесли ему мировую известность.
До Павлова физиология пищеварения была одним из отсталых разделов науки физиологии вообще. Существовали лишь весьма смутные и фрагментарные представления о закономерностях работы отдельных пищеварительных желез и всего процесса пищеварения в целом. Вивисекционно острый эксперимент — основной прием исследования функций органов пищеварительной системы в те времена — оказался непригоден для раскрытия тайн работы этих органов. Более того, полученные при таких порочных опытах фактические результаты стали причиной многих ошибок, например представления, что желудочные и поджелудочные железы не имеют секреторных нервов (Гейденгайн, Старлинг, Бейлис и др.). Если же отдельным ученым и удавалось установить наличие секреторных нервов для других пищеварительных желез, например для слюнных (Людвиг, Клод Бернар, Гейденгайн, Лэнгли и др.), то этот грубый прием физиологических исследований все же не позволял выявить всех тонкостей нервной регуляции их функций.
Зная это, многие наши и зарубежные ученые (Клод Бернар, Гейденгайн, Басов, Тири и др.) пытались заменить вивисекцию более совершенным приемом исследования — экспериментами на хронически оперированных животных. Однако эти попытки не увенчались должным успехом: либо выполненные операции оказывались малоценными по замыслу и по технике осуществления (фистула протоков слюнных желез у Клода Бернара, изолированный желудок у Гейденгайна), либо остроумно придуманные и успешно выполненные операции были недостаточными для выявления закономерностей работы данного органа хотя бы в главных чертах и годились лишь для получения отдельных, разрозненных фактов об их работе (предложенная Басовым и Влондло операция желудочной фистулы у собак).
Гению Павлова было суждено вывести физиологию органов пищеварительного тракта из тупика и поднять ее на небывалую высоту. Именно здесь, при решении этой сложной задачи, окончательно сформировался его прославленный метод хронического физиологического эксперимента.
Все началось с разработки методики физиологической хирургии пищеварительного канала, с новых приемов операции и опытов. Павлов писал: «Часто говорится, и недаром, что наука движется толчками в зависимости от успехов, делаемых методикой. С каждым шагом методики вперед мы как бы поднимаемся ступенью выше, с которой открывается нам более широкий горизонт, с невидимыми раньше предметами. Поэтому нашей первой задачей была выработка методики» [15 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. II, стр. 23.]. И он придумал и блестяще осуществил целую серию остроумных и утонченных хирургических операций — образование маленького желудка, перерезка пищевода (эзофаготомия) в сочетании с желудочной фистулой; оригинальные фистулы протоков поджелудочной железы, слюнных желез, желчного протока с кусками слизистой оболочки вокруг места их соустия или естественного выхода в соответствующие участки тракта, благодаря чему предотвращается зарастание протоков, т. е. то зло, которое имело место при предложенных другими учеными вариантах операций подобного рода и в конечном итоге обесценивало их; хирургическая изоляция отдельных фрагментов пищеварительного тракта — всего желудка в целом, желудок без пилорической части, отдельно пилорическую часть желудка, сепаратно отдельные части двенадцатиперстной кишки и толстых кишок и другие операции, делающие доступными для наблюдения и исследования деятельности лежащих в глубине тела органов пищеварительной системы без нарушения их иннервации, кровоснабжения и условий их жизни вообще, без искажения характера их работы.
Многие из этих операций задумывались Павловым и в ограниченных масштабах реализовывались им еще в период его работы в физиологической лаборатории при клинике Боткина. Из-за крайне ограниченных возможностей этой лаборатории тогда выживала лишь небольшая часть оперированных собак. Условия работы Павлова коренным образом изменились после того, как он стал руководителем Отдела физиологии во вновь организованном Институте экспериментальной медицины. Наконец-то он мог беспрепятственно претворить в жизнь свои замыслы по физиологической хирургии пищеварительного тракта и к тому же в масштабах, которые требовались для целеустремленной, систематической и интенсивной работы в области физиологии пищеварения.