Розвиток фізіології у Росії у другій половині XIX ст. нерозривно пов'язаний з діяльністю І.М.Сеченова.
Іван Михайлович Сеченов (1829-1905) був сином поміщика Симбірської губернії; мати його - селянка. Закінчивши школу військових інженерів, він дістає службу в Києві. Сеченов невдовзі залишає військову службу і вступає на медичний факультет Московського університету. Вивчення клінічних дисциплін не захоплює Сеченова, йому не подобається емпіризм тогочасної терапії, і він вирішує присвятити себе вивченню фізіології, для чого їде за кордон. Він відвідує відомих фізіологів, біохіміків, фізиків у Берліні, Парижі, довгий час працює в лабораторії віденського фізіолога Карла Людвіга. Для своєї праці «Про вплив алкоголю на організм» він винаходить апарат адсорбціометр, який дає змогу визначити точний розподіл газів і зміну кількості їх. Пізніше Сеченов сформулював закон постійного складу альвеолярного повітря. На основі цього закону визначається парціальний тиск газів в альвеолярному повітрі і можна передбачити зміну його складу при змінах умов дихання. Ці праці Сеченова мають велике значення для вивчення питань кисневого забезпечення при висотних польотах, кесонних роботах. Сеченов перший довів вирішальну роль вуглекислоти в регуляції дихання.
У 1860 р. Сеченов повертається в Росію, захищає докторську дисертацію і дістає місце ад'юнкта по кафедрі фізіології в Петербурзькій медико-хірургічній академії, яку очолював професор М. М. Якубович (1817-1879) - автор видатних праць про тонку будову головного і спинного мозку, удостоєних премії Паризької Академії наук.
Основною галуззю досліджень Сеченова і головною його науковою заслугою було експериментальне встановлення факту центрального гальмування рефлекторної діяльності. За 25 років до дослідів Сеченова про центральне гальмування писав у плані умоглядного здогаду О.М.Філомафітський у своєму підручнику, за яким учився Сеченов. Наближались до нього відкриття співробітник Філомафітського Орловський, вчитель Сеченова, і німецькі фізіологи Макс і Вільгельм Вебери. Експериментуючи на жабах. (1862 р.) у паризькій лабораторії Клода Бернара, Сеченов встановив у зорових горбах головного мозку нервові центри, які згодом дістали назву сєченовських і подразнення яких - механічне, термічне, електричне - спричинює гальмування рефлексів.
У 1862-1863 pp. Сеченов опубліковує російською, французькою і німецькою мовами працю про наявність гальмівних центрів у головному мозку, яка робить його ім'я відомим у світовій науці. Наполегливо вивчаючи далі функції головного мозку, Сеченов перший робить спробу з'ясувати закони роботи головного мозку, яку звичайно називають психічною, душевною діяльністю. Жоден фізіолог до Сеченова не наважувався зазирнути в цю найскладнішу лабораторію думки. Визнавалося, що психічні процеси відбуваються за особливими законами, які не підлягають людському розумінню. Такий погляд, зрозуміло, приводив до ідеалізму, до визнання існування надприродних сил.
Сєченов робить сміливу спробу розгадати принцип роботи головного мозку як експериментатор, фізіолог. Результатом багаторічних досліджень була його праця «Рефлекси головного мозку». В першій частині своєї праці він аналізує механізм мимовільних рухів, у другій - довільних. Сєченов приходить до висновку, що всі психічні акти розвиваються шляхом рефлексів. Психічна діяльність, як і діяльність суто рефлекторна, неможлива без зовнішніх подразнень органів чуттів, цих вікон організму в навколишній світ. У всіх випадках, як показують клінічні спостереження, коли органи чуттів перестають подавати в головний мозок імпульси, психічна діяльність припиняється.
Разом з тим можна сказати, що всі зовнішні прояви психічної і рефлекторної діяльності зводяться до скорочення тих чи інших м'язів, а іноді до секреції залоз. «Чи то сміється дитина, побачивши іграшку,- писав Сєченов,- чи усміхається Гарібальді, коли його переслідують за надмірну любов до батьківщини, чи тремтить дівчина при першій думці про кохання, чи створює Ньютон закони світу і записує їх на папері - скрізь кінцевим фактором є скорочення м'язів».
Основні положення роботи Сєченов сформулював так:
«Усі акти свідомого і несвідомого життя за способом походження суть рефлекси».«Організм без зовнішнього середовища, що підтримує його існування, неможливий; тому до наукового визначення організму має входити і середовище, яке впливає на нього».
Ці положення Сєченов розвиває і поглиблює в наступних своїх працях «Елементи думки», «Кому і як розробляти психологію».
Ці роботи поклали початок послідовній матеріалістичній трактовці проблем психології.
Працю про роботу головного мозку Сєчеков мав намір надрукувати в популярному журналі «Современник» під заголовком «Спроба звести спосіб походження психічних явищ на фізіологічні основи», на що дозволу цензура не дала, і працю було опубліковано в журналі «Медицинский вестник» (1863, № 47, 48). Праця відразу привернула велику увагу прогресивної інтелігенції. Коли ж «Рефлекси головного мозку» було видано окремою книгою, її було негайно заборонено як працю, за словами цензора, «що руйнує моральні основи суспільства в земнім житті, тим самим відкидає релігійний догмат про життя майбутнє; вона не згідна ні з християнським, ні з кримінально-юридичним поглядом і веде, без сумніву, до розбещення нравів». Сєченова не було притягнуто до судової відповідальності лише через побоювання посилити цим процесом інтерес широкої громадськості до ідей, що їх проповідував автор.
Реакційні кола створили для Сєченова настільки несприятливі умови для роботи в Петербурзькій медико-хірургічній академії, що він змушений був у 1871 р. залишити її. Не без труднощів, з репутацією політично неблагонадійного він дістає завідування кафедрою фізіології в Одеському університеті, де в ті часи працював близький його друг І. І. Мечников. В Одесі він вивчає далі фізіологію центральної нервової системи та гази крові. В 1876 р. Сєченов повертається до Петербурга, де працює в університеті позаштатним професором фізіології протягом 12 років. Він перший довів, що нерви і нервові центри здатні підсумовувати подразнення, перший відкрив електричні явища в центральній нервовій системі.
За наукові заслуги Сєченова було обрано дійсним членом Академії наук, але царський уряд не затвердив його в цьому званні і в званні заслуженого професора. В 1889 р. Сєченов змушений вдруге покинути Петербург. Він переїжджає до Москви, працює спочатку приват-доцентом і лише через 2 роки дістає на медичному факультеті посаду професора кафедри фізіології. На Цей період його життя припадають праці з фізіології «Фізіологічні критерії для встановлення тривалості робочого дня» (1894), «Нарис робочих рухів людини» (1901). Сєченов у цих працях науково обґрунтовує основну вимогу тогочасного робітничого руху - восьмигодинну тривалість робочого дня. Лише за рік до смерті Академія наук присуджує йому звання почесного академіка.
Незважаючи на несприятливі умови роботи і життя, постійні утиски з боку царського уряду, І. М. Сєченов мав багато учнів та послідовників. Особливо цінними для фізіологічної науки були його праці, присвячені вивченню центральної нервової системи. Працю Сєченова «Рефлекси головного мозку» І. П. Павлов називав «геніальним змахом сєченовської думки». Ця праця, за словами Павлова, спонукала його вивчати умовні рефлекси: «Головним поштовхом до мого рішення... був давній, ще в юнацькі роки випробуваний вплив талановитої брошури Івана Михайловича Сєченова, батька російської фізіології, під заголовком «Рефлекси головного мозку».
Фізіологія нервової системи стає з часів І. М. Сєченова основною проблемою вітчизняної фізіологічної науки.
І. П. Павлов так охарактеризував значення нового етапу у фізіології, що починається з Сеченова: «Мозок, який у вищій його формації людського світу створював і створює природознавство, сам стає об'єктом цього природознавства».
