Результаты экспериментального изучения функций мозга исследователями XIX в. и сделанные на их основе теоретические выводы должны, бесспорно, рассматриваться как крупный шаг в научном познании мозга. Однако как бы высоко ни было оценено значение этих данных для естествознания, медицины и философии, тем не менее в них отсутствовали ответы па вопросы, которые в конце XIX в. стали главными в физиологических исследованиях: в чем физиологическая сущность работы мозга, каковы закономерности его деятельности, какие элементарные нервные процессы лежат в основе этой деятельности, каковы природа н динамика этих процессов? Говоря иными словами, в этих данных и положениях отсутствовали сведения о «механизмах» деятельности исследуемого органа, о природе и сущности этой деятельности.
Основные приемы экспериментального изучения функции мозга, которыми пользовались исследователи тех времен, оказались несостоятельными для ответа на эти и близкие им вопросы. Методика хирургического удаления отдельных частей или всей коры мозга была хороша лишь для получения фактов, выясняющих роль мозга в организме животных, стоящих на разных уровнях эволюционной лестницы, роль отдельных его участков, а также для составления ориентировочных представлений о функциях высших отделов мозга. Основной же недостаток применявшегося в те времена метода раздражения заключается в том, что опыты ставились на наркотизированных животных с парализованным мозгом, подвергавшимся дополнительно травмирующим воздействиям при его обнажении (разрез кожи и мозговых оболочек, поломка черепных костей, кровоизлияния, охлаждения обнаженного мозга, механические воздействия на него и т. п.). Все это настолько искажало деятельность мозга, сущность и естественную динамику протекающих в нем процессов, что в условиях подобных экспериментов и речи не могло быть о получении достоверных фактов о механизме, природе и закономерностях его нормального функционирования. Тем не менее многие материалистически мыслящие исследователи рассматривали все эти довольно точные экспериментальные факты как новое и наиболее солидное фактическое обоснование того, что мозг является органом психической деятельности. А из этого они делали важный для естествознания и философии вывод: духовная или психическая деятельность есть функция материального органа, высокоорганизованной материи, но отнюдь не проявление какого-то сверхматериального начала или божественной силы.
Но предыстория исследований Павловым физиологии большого мозга не исчерпывается одними только экспериментальными исследованиями его функций. Важную роль в этом играли общие достижения физиологии, в первую очередь, разумеется, физиологии низших отделов центральной нервной системы и органов чувств, а также достижения в сопредельных областях знаний о мозге — в клинической невропатологии, в психиатрии и в морфологии мозга, сделанные учеными XVIII и XIX вв.