Павлов считал, что новообразованный нервный путь в случае простых условных рефлексов, выработанных в результате сочетания какого-нибудь индифферентного раздражителя с любым безусловным раздражителем важного биологического значения, проводит импульсы исключительно или преимущественно в одном направлении: от кортикального пункта слабого рефлекса к кортикальному пункту сильного рефлекса. Применительно же к особой разновидности двигательных условных рефлексов, именуемых некоторыми исследователями инструментальными или оперантными условными рефлексами, он допускал также существование условной связи, способной проводить возбуждение как в одном, так и в противоположном направлении. Когда в условиях лабораторного эксперимента определенное движение животного систематически сочетают с подачей ему пищи, как это делается, например, дрессировщиками при выработке нужных им двигательных навыков у своих подопечных, то при этом появляется своеобразный двусторонний условный рефлекс: упомянутое движение как условный раздражитель путем возбуждения собственных рецепторов двигательного органа вызывает пищевой рефлекс, а дача пищи в свою очередь — это движение; последнее возникает также при выраженном пищевом возбуждении животного. Имея в виду пример именно такого рефлекса, Павлов писал: «Когда два нервных пункта связаны, объединены, нервные процессы двигаются, идут между ними в обоих направлениях. Если признать абсолютную законность одностороннего проведения нервных процессов во всех пунктах центральной системы, то в данном случае придется принять добавочную обратного направления связь между этими пунктами, т. е. допустить существование добавочного неврона, их связывающего. Когда за поднятием лапы дается еда, раздражение, несомненно, идет из кинестезического пункта к пищевому центру. Когда же связь образована, и собака, имея пищевые возбуждения, сама подает лапу, очевидно, раздражение идет в обратном направлении» [53 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. III, стр. 452.]. Наличие такого типа двусторонней связи с двигательной областью коры Павлов считал физиологической основой произвольных движений [* Идея о двусторонней связи существовала в ассоциативной психологии давно. В физиологию мозга эта идея была перенесена И. С. Беритовым несколько раньше Павлова, но в особом понимании. По Беритову, при иррадиации возбуждения по прямой связи возникают надлежащие условные рефлексы, а иррадиация возбуждения по обратной связи производит отрицание этих рефлексов — их стойкое угашение, дифференцировку и запаздывание (в те годы Беритов, в отличие от Павлова, не считал эти явления выражением внутреннего торможения и вообще придерживался мнения, что кора большого мозга не способна развивать торможение).].
Еще своими классическими ранними исследованиями по нервной регуляции функции сердечно-сосудистой и пищеварительной систем, Павлов в большей степени, чем кто-либо из физиологов прошлого столетия (включая И. М. Сеченова), содействовал преобразованию «первобытного» механистического декартовского представления о рефлекторном акте и замене его динамической рефлекторной теорией. Переключаясь на изучение функций большого мозга, Павлов вскоре сделал новый, еще более решительный шаг в этом направлении. Он писал: «Но этому представлению уже пора из первобытной формы перейти в другую, несколько более сложную вариацию понятий и представлений. Ясно, что в том виде, в каком оно сейчас, оно не может обнять всего того материала, который в настоящее время скоплен. Это пополнение, вариирование я и предприму сейчас...» [54 И. П. Павлов. Полн. собр. трудов, т. III, стр. 90.]
Таким образом, принципиально новый и прогрессивный подход к развитию старинной и в основе своей правильной рефлекторной теории нервной деятельности нашел свое логическое завершение в научном событии исторического значения — в открытии и обстоятельном изучении Павловым нового, качественно особого класса рефлексов — условных рефлексов, с присущими им специфическими особенностями, основные из которых были охарактеризованы выше. Это было действительным включением большого мозга в сферу приложения рефлекторной теории нервной деятельности на основании достоверных экспериментальных фактов, существенным шагом в развитии и усовершенствовании названной теории, но не отказом от основных ее принципов.