Pavlov stava effettuando degli esperimenti sull'apparato digerente dei cani, quando un certo giorno notò che ogni volta che un assistente entrava nel suo studio i cani iniziavano a salivare senza apparente motivo. Fu quell'avvenimento che generò in lui delle perplessità e delle curiosità che volle colmare con un ulteriore esperimento. Prima di dar da mangiare al cane Pavlov produsse un suono con un fischietto e poi diede il pasto al cane. Ripeté l'azione per un altro giorno finché la terza mattina fischiò, ma non portò il pasto. Si accorse però che al solo sentire il suono il cane iniziava asalivare. Da qui nasce il riflesso condizionato comunemente oggi anche detto neuroassociazione, ovvero l'associazione a un fattore sensoriale di una determinata azione o di un determinato stimolo.
La scoperta del riflesso condizionato resta una delle più importanti nella storia della psicologia: lo è per numerosi motivi, non ultimi i cambiamenti comportamentali e i trattamenti di salute mentale. Il condizionamento 'classico' è impiegato per trattare fobie, ansia e disturbi da panico.
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