パブロフは当時としては非常に精巧な外科手術を用い、犬の胃や唾液腺につながる小さな管（フィステル）をつくり、動物を苦しめないよう注意しながら分泌量を直接測定しました。彼は、視覚・嗅覚・聴覚などの刺激が迷走神経を介して胃や膵臓の腺細胞を活性化させることを示し、消化が単なる化学反応でなく神経系による精密な制御を受ける現象であることを証明しました。また、ベルの音と餌を繰り返し組み合わせる実験により「条件反射」という概念を提唱し、行動科学や心理学にも大きな影響を与えました。この発見は、学習によって生理機能が変わり得ることを示す最初の明確な例として位置づけられます。今日の機能性胃腸障害やストレス性潰瘍の研究では、自律神経と心理的要因の関係を説明する基礎としてパブロフの成果が引用されます。さらに、消化液分泌を抑える薬や手術方法の改善にも応用され、消化器病学を大きく進歩させました。彼の手法はのちに「パブロフ嚢」として標準化され、動物実験の倫理基準にも寄与しています。このように、彼の研究は生理学と医学を橋渡しする典型例として学校教育にも取り上げられています。

パブロフの業績は、神経生理学と消化器生理学を統合する画期的なものでした。彼は慢性フィステル法と呼ばれる外科手技を開発し、麻酔をかけずに自由行動下の犬から胃液・膵液・唾液を採取できるようにしました。この方法により、摂食行動に先立つ視覚・嗅覚刺激だけで胃液が分泌される「頭期（セファリックフェーズ）」を数量的に証明し、消化活動が高次中枢からの迷走神経入力により調節されることを示しました。さらに、シャムフィーディング（擬似摂食）実験を行い、口腔刺激の有無と胃内の物理化学的刺激を切り分けることで、神経反射とホルモン分泌の相互作用を解析しました。彼が提唱した「条件反射」は、後の行動主義心理学や学習理論の基礎概念となり、B.F.スキナーらの研究に直接的な影響を与えます。同時に、胃酸過多や膵炎の病態機序を理解する手がかりとなり、抗コリン薬やプロトンポンプ阻害薬などの薬理学的研究にも貢献しました。また、紹介した慢性モデルは生体機能を長期的かつ非侵襲的に観察する動物実験のパラダイムを提供し、後の内分泌学や神経科学の技術開発につながります。歴史的に見ても、彼の実験は「オープン・サーキュレーション」手法から「クローズドループ」制御概念への転換点を形成し、生体恒常性の定量的研究を可能にしました。こうした背景を踏まえ、現在でもパブロフの論文は胃腸生理、行動学、神経科学のカリキュラムで参照されています。

パブロフは慢性フィステル化犬モデルを用いて、遠心性迷走神経切断やアトロピン投与を組み合わせた機能的切り分け実験により、胃腺の分泌が中枢性迷走-副交感支配下の条件反射性機序で誘導されることを定量解析した。彼は胃液分泌の頭期、胃期、腸相への三分割を提唱し、各フェーズにおける酸度とペプシン活性を滴定法と分光光度法で測定した。さらに、膵液分泌に対する十二指腸セクレチン注入の効果を示し、神経系と内分泌系の二重制御モデルの端緒を開いた。パブロフ嚢を介した定常分泌系はのちにガストリン、ヒスタミン、アセチルコリンなどの同定に不可欠となり、酸分泌機序研究のベンチマークとなった。条件反射理論は複合条件化、消去、汎化のパラメータを定量化し、行動計量学への形式的アプローチを導入した点でも特筆される。慢性維持技術と術後ケアプロトコルは現行AAALAC基準やGLPガイドラインの原型を提供した。現在、彼のデータは迷走神経刺激療法、H2ブロッカー・PPI開発、胃運動数理モデルにも引用され続けている。消化管-脳相関研究の黎明に位置づけられ、腸内神経系と中枢神経系の情報統合の歴史的基盤を形成した。原著論文群はJournal of Physiologyの高被引用リストに入り、再現性の高いプロトコルとして今なお参照される。総じて、パブロフは定量生理学的実験と行動学的学習理論を統合した最初期の研究者の一人である。