Наряду с работой в области физиологии сердечно-сосудистой системы Павлов занимался изучением некоторых вопросов физиологии пищеварения. Но систематические исследования в этой области он начал проводить только в 1891 году в лаборатории Института экспериментальной медицины. Основной идеей в этих работах, также как в исследованиях по кровообращению, была идея нервизма, заимствованная Павловым от С. П. Боткина и И. М. Сеченова. Однако изучение регуляторной функции нервной системы (в процессе пищеварения) у здорового животного не могло быть осуществлено при методических возможностях, которыми располагала физиология того времени. Созданию новых методов, новых приемов в физиологии Павлов посвятил ряд лет. Им были разработаны специальные операции на органах пищеварительного тракта и введен в практику метод хронического эксперимента, позволивший изучать деятельность пищеварительного аппарата на здоровом животном. В 1879 году Иван Петрович впервые в истории физиологии произвел операцию, в результате которой получил постоянную фистулу поджелудочной железы. Вокруг одно из двух ее протоков он вырезал небольшой участок кишки, а образовавшиеся в кишке отверстия зашил; вырезанный кусок он вшил в кожную рану так, чтобы сок мог по протоку вытекать наружу. Другой проток железы оставался на месте. По этому протоку сок продолжал изливаться в кишку, и нормальное пищеварение не нарушалось. Через некоторое время рана зажила, и ученый приступил к дальнейшим опытам. Операция сделанная Павловым, коренным образом отличалась от тех, которые обычно производились для изучения различных отделов пищеварительного тракта. Впервые появилась возможность изучать на здоровом животном выделение одного из пищеварительных соков в чистом виде без примеси пищи. Собаки с фистулой поджелудочной железы жили в Павловской лаборатории годами. Чтобы изучить работу слюнных желез, Павлов вместе со своим учеником Глинским разработал новый способ операций, который позволял в любой момент собрать чистую слюну без примеси пищи. Но И. П. Павлов не ограничился этими опытами и вместе со своей сотрудницей Шумовой-Симановской сделал своей подопытной собаке, уже имевшей фистулу желудка, еще одну дополнительную операцию: обнажил верхнюю часть пищевода, перерезал его, вывел оба конца наружу и укрепил их по краям раны. После операции пища, которую съедала собака, вываливалась наружу через отверстие перерезанного пищевода. Собака с фистулой желудка и перерезанным пищеводом несколько часов подряд могла глотать одну и ту же пищу и не насыщаться ею. При таком мнимом кормлении, как и предполагал великий ученый, из фистулы желудка выделялся совершенно чистый желудочный сок, не смешанный ни с пищей, ни со слюной. Таким образом, он смог доказать, что работа желудочных желез подчинена нервной системе и управляется ею.
