On dokuzuncu yüzyılın sonlarında Rus fizyolog İvan Pavlov, köpeklerin sindirim sistemi üzerine çalışıyordu. Bu çalışmaları ona 1904'te Nobel Ödülü kazandıracaktı. Ancak Pavlov'u bugün tanıdığımız ünlü isme dönüştüren şey, araştırmaları sırasında karşılaştığı ve başlangıçta bir sorun olarak gördüğü bir olaydı.

Pavlov, köpeklerin ağızlarına yiyecek konduğunda salya salgıladığını ölçüyordu. Bu, doğal ve öğrenilmemiş bir tepkiydi. Ancak bir süre sonra köpeklerin, yiyecek henüz verilmeden önce salya salgılamaya başladığını fark etti. Köpekler, kendilerini besleyen görevliyi gördüklerinde, hatta onun ayak seslerini duyduklarında bile salya akıtıyordu. Pavlov, bu "ruhsal salgı" olarak adlandırdığı olgunun, öğrenmenin temel bir biçimini temsil ettiğini anladı.

Pavlov bu olguyu sistematik biçimde incelemek için deneyler tasarladı. Köpeklere yiyecek vermeden hemen önce bir metronom ya da başka bir ses uyaranı sunuyordu. Başlangıçta ses, köpekte herhangi bir salya tepkisine yol açmıyordu. Ancak ses ile yiyecek birçok kez birlikte sunulduktan sonra, köpekler yalnızca sesi duyduklarında da salya salgılamaya başladı. Önceden nötr olan bir uyaran, artık bir tepkiyi tetikleyebiliyordu.

Bu süreç, "klasik koşullanma" olarak adlandırıldı. Pavlov'un deneyleri, koşullanmanın başka özelliklerini de ortaya koydu. Ses, yiyecek verilmeden tekrar tekrar sunulduğunda salya tepkisi giderek azalıyor ve sonunda kayboluyordu. Bu duruma "sönme" denir. Ancak birkaç gün sonra ses yeniden çalındığında, tepki kısa bir süreliğine geri dönebiliyordu. Köpekler ayrıca koşullandıkları sese benzeyen farklı seslere de tepki verebiliyordu; buna da "genelleme" adı verildi.

Pavlov'un bulguları kısa sürede insan davranışına uygulandı. 1920'de Amerikalı psikolog John Watson, küçük bir çocuğa, daha önce korkmadığı beyaz bir sıçanı her gördüğünde yüksek ve ürkütücü bir ses dinleterek ona sıçan korkusu kazandırdı. Çocuğun bu korkusu, beyaz ve tüylü başka nesnelere de genellendi. Bu deney, korkuların öğrenilebileceğini göstermesi bakımından önemliydi; ancak bugün ciddi etik sorunlar barındırdığı için şiddetle eleştirilmektedir.

Klasik koşullanma, gündelik hayatımızda sandığımızdan çok daha yaygındır. Bir şarkı, bize geçmişte yaşadığımız bir duyguyu hatırlatabilir. Bir hastanenin kokusu, hiçbir şey olmadığı hâlde içimizde bir huzursuzluk yaratabilir. Reklamcılar, ürünlerini mutluluk, gençlik ya da başarı çağrıştıran görüntülerle eşleştirerek benzer bir mekanizmadan yararlanır.

Koşullanma ilkeleri, bazı psikolojik sorunların tedavisinde de kullanılır. Belirli korkuları olan kişiler, kontrollü ve güvenli bir ortamda, korktukları şeyle adım adım karşılaştırılır. Korku tepkisinin yerine gevşeme tepkisi yerleştirildikçe kaygı azalır. Bu yaklaşım, öğrenilen bir tepkinin yeniden öğrenmeyle değiştirilebileceği düşüncesine dayanır.

Pavlov'un keşfi, bir bilim insanının dikkatini çeken beklenmedik bir gözlemin, bambaşka bir alanın kapılarını açabileceğini gösterir. Sindirimi incelemeye başlayan bir fizyolog, sonunda öğrenmenin temel yasalarından birini keşfetmiş oldu.