В те времена хирургические операции на животных в целях физиологических исследований во всем мире производились редко и крайне несистематически, поэтому при физиологических лабораториях не было специальных операционных комнат. Павлов по этому поводу писал: «Самое сильное свидетельство за несоответствующее интересу дела положение хирургической методики в физиологии представляет собой отсутствие в плане современной физиологической лаборатории серьезного, т. е. отвечающего вполне цели, хирургического отделения, как есть химическое, физическое, микроскопическое и вивисекционное» [16 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. II, стр. 34.]. Павлов первый в мире организовал при физиологической лаборатории настоящую операционную наподобие операционных для человека при хирургических клиниках, чтобы производить в них нужные операции по всем строгим правилам хирургической науки и техники, при соблюдении всех условий антисептики и асептики, только что введенных в медицину Пастером и Листером. Теперь через несколько дней после операции животные обычно поправлялись и почти ничем не отличались от здоровых.
Свои классические исследования по физиологии пищеварения Павлов и выполнил на здоровых животных с разнообразными хроническими фистулами — «окнами» в различные отделы почти всего пищеварительного тракта. Это давало возможность тонко и точно прослеживать секреторную деятельность желез и собирать в чистом виде пищеварительные соки для всестороннего исследования, а при необходимости — и для лечебных целей (одно время в Институте экспериментальной медицины на «фабрике желудочного сока» таким путем добывали 20 л чистого желудочного сока в день для нужд лечебных учреждений страны). В условиях хорошего ухода такие животные жили годами и служили объектами для продолжительных систематических исследований.
Следует указать и на сравнительно высокий для того времени методический уровень исследования ферментативных, химических и физических свойств различных пищеварительных соков в лаборатории Павлова. При этом Павлов и его сотрудники не ограничивались уже существовавшими биохимическими методиками, но разрабатывали и новые, для того времени весьма совершенные. К ним относятся, например, методика «меттовских палочек» (тонкие стеклянные трубочки, наполненные яичным белком) для исследования силы пищеварительных соков, переваривающих белок.
Таким образом, с блеском осуществляя оригинальные, остроумно задуманные хирургические операции на разных органах пищеварительной системы, систематически и масштабно используя этот прием в своей исследовательской работе в данной области, создавая, фактически заново, направление физиологической хирургии пищеварительного тракта, Павлов дал тем самым предпосылки для претворения в жизнь основных принципов своего глубоко научного метода. Этот метод позволял детально и всесторонне изучать функции пищеварительных желез в естественных условиях их работы, без искажения динамики протекающих в них процессов, интегрально, в неразрывной связи и взаимодействии этих желез с нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной и другими системами организма, без грубой ломки «тонкого механизма» и «высшего художества», без нарушения целостности сложного организма. «Мне представляется такое выдвигание оперативного приема необходимым потому главнейше,— писал Павлов,— что обыкновенное, простое резание животного в остром опыте, как это выясняется теперь с каждым днем все более и более, заключает в себе большой источник ошибок, так как акт грубого нарушения организма сопровождается массою задерживающих влияний на функцию разных органов. Весь организм, как осуществление тончайшей и целесообразной связи огромного количества отдельных частей, не может остаться индифферентным по своей сущности к разрушающим его агентам и должен в своих интересах одно усилить, другое затормозить, т. е. как бы временно, оставив другие задачи, сосредоточиться на спасении того, что можно. Если это обстоятельство служило и служит большой помехой в аналитической физиологии, то она кажется непреодолимым препятствием для развития синтетической физиологии, когда понадобится точно определить действительное течение тех или других физиологических явлений в целом и нормальном организме» [17 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. II, стр. 33.].
Около 20 лет Павлов и его сотрудники напряженно исследовали деятельность основных пищеварительных желез (слюнных, желудочных, поджелудочной, кишечных и печени) в различных условиях эксперимента: при приеме пищи в разном количестве и разного качества, при виде и обонянии пищи, при различных состояниях организма; они исследовали, как повреждение иннервации влияет на деятельность этих желез, как действуют на них физиологические и болезнетворные факторы и т. д.