巴甫洛夫在大学学习期间，不仅认真刻苦地学习科学文化知识，还努力 掌握运用各种手术器械的技巧。巴甫洛夫是个“左撇子”，从小习惯用左手 做事和干活，他的左手比右手有力和灵巧。为了使实验得心应手，巴甫洛夫 硬是训练自己两只手都能灵活操作。渐渐地，即使是相当精细的手术，他也 能很快并且准确地完成了。齐昂教授非常赏识巴甫洛夫的实验才能，解剖运 动时常叫他做助手。在齐昂教授那里，巴甫洛夫可以系统地训练他的外科技 能。巴甫洛夫非常谦虚谨慎，遇到自己没有十分把握的时候，就虚心地请教 老师，使他的每次手术都能获得成功，后来，大学里别的教授也都请他担任 实验助手。这期间的训练和实践对于他以后的实验具有非常重大的意义。
在大学的学习和教学实验中，巴甫洛夫对于有关消化的生理学发生了浓 厚兴趣。
人们早就发现：吃入口中的食物团块，经过食道进入肠胃进行消化，会 变成糜糊。对此研究者们就认为：食物在胃里是由酸性媒质进行消化；在肠 道里是由碱性媒质进行消化；认为胆计是由肝脏分泌出的消化液等等。研究 者们大多用离体器官或在经麻醉解剖的动物身上进行实验，使得其结果不十 分精确，有时甚至还互相矛盾。
巴甫洛夫对于消化的情况非常感兴趣，他常常想这样一个问题，就是怎 样可以在不破坏有机体的正常生理活动的条件下，研究它的消化情况，揭示 消化的秘密。当时有人在这方面做过尝试。18世纪时，一位科学家曾迫使鸟 类把装着不同食物的管子吞食下去，使之在消化道内经历一段时间后再将它 们拉出来，观察和研究食物的变化。有的研究人员为了了解胃液的成分有些 什么和它的性质，将一块海绵拴在一根线上，迫使兽类吞下去，然后再将海 绵拉出挤得胃液，进行研究。前人的的研究无疑为巴甫洛夫后来的研究奠定 了基础。
巴甫洛夫在大学学习期间，主要是在奥夫让尼可和齐昂的实验室工作。 在学习期间，他已经下功夫研究了消化腺的活动和神经对血液循环的影响。 在大学第四年——1857年，巴甫洛夫在齐昂教授的指导下，与他的同学 N·L·阿法纳希也夫合作，进行了有关胰腺神经的生理问题研究，完成了关 于胰腺的神经支配的第一篇科学论文——《论支配胰腺的神经》。在这篇论 文里巴甫洛夫提出了他关于消化生理学的观点，他认为过去所有的一切研究 消化生理的方法都是不够合适的，必须想出另外的办法。显然，唯一的方法 就是剖开通向消化器官的进路，同时又能维持动物生命和健康的精细的外科 手术。巴甫洛夫认为“让解剖学家去解剖身体，观察和试探每一个器官吧。 而生理学家要在活的没被损伤的机体上研究生理过程。”
论文使巴甫洛夫获得了彼得堡大学校方赠予的金质奖章。从此，巴甫洛 夫开始了生理学方面的研究。
这一年，巴甫洛夫出色地完成了大学学业，获得自然科学硕士学位。
二、“巴甫洛夫神经”
才干出众、精力充沛的巴甫洛夫怀着热烈的希望、满腔热情走上了独立 生活的道路。在沙皇俄国的黑暗日子里，青年科学工作者的工作条件是非常 艰苦的。要想找到工作，是很困难的。大学毫无例外地受着统治阶级的控制， 杰出的学者受到迫害；教授中间形成了各种小集团，彼此间有着无休止的阴 谋诡计和无原则的纠纷争斗。在种情况下，最感到痛苦的是那些勇敢、诚实、 进步的科学家和那些不愿同流合污，而只想如何最能有所贡献于祖国科学的 进步学者。俄国著名的胚胎学家、免疫学的细胞学派的创立者之一梅契尼科 夫就由于反动势力的迫害，离开了俄国。谢切诺夫为了支持梅契尼科夫，愤 然辞去内外科医学院生理学教研室主任的职务，以示抗议。
巴甫洛夫似乎非常幸运，接替谢契尼科夫生理学讲座的齐昂教授非常赏 识他的这位学生，齐昂教授聘请他为生理学教研室的助教。巴甫洛夫考虑到 自己经济的拮据，接受了齐昂教授的聘请；同时，他又考入医学院的三年级， 当一名插班生继续求学。巴甫洛夫进医学院学习的目的并不是为了做医生， 而在于得到医学博士学位后，可以有资格当一名生理学教授。巴甫洛夫这时 所想的是，要尽自己最大的努力去设法完成他在《论支配胰腺的神经》论文 中所提出的任务，即在“活的没被损伤的机体上研究生理过程。”
齐昂教授在内外科医学院没能待多久就去巴黎定居了。继任的教研室主 任无真才实学，是一个靠沙皇当局势力到学院混饭吃的庸才，巴甫洛夫觉得 同他无法合作，而毅然辞去了助教的职位，放弃了薪俸。但他仍然作为一名 大学生在学院里听课学习。1876年，巴甫洛夫又去这个学院兽医学部生理实 验室当实验员，继续研究胰腺和神经对心脏活动的影响。1877年，巴甫洛夫 曾去德国布累斯拉夫里，在著名科学家R·赫登海因教授的实验室作短期的 参观学习。
1878年，巴甫洛夫应俄国著名临床医师波特金教授之邀，到他的医院主 持生理实险室的工作，名义上是实验员，实际上是实验室的领导者。在这里， 巴甫洛夫主要研究血液循环、消化生理、药理学方面的有关问题。 1879年， 巴甫洛夫作了第一次著名的手术，在胰腺里装了一个固定的瘘管。这一年巴 甫洛夫修完了内外科医学院的课程。由于学习和科研的出色成绩，他又一次 荣获了学院颁发的金质奖章，并经考试合格留医学院深造两年，同时，继续 在波特金实验室研究生理学。巴甫洛夫对波特金教授给予的帮助是难以忘怀 的，他经常带着感激的心情回忆波特金，他说：“波特金是医学和生理学二 者合理、有效结合的最优秀的体现者。”
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