Учение о неврозах было поставлено на научную основу лишь исследованиями высшей нервной деятельности И. М. Сеченовым и И. П. Павловым. Принципиально новым в учении И. П. Павлова было исследование им стойких функциональных расстройств высшей нервной деятельности. И. П. Павлову и его ученикам удалось вызвать в коре больших полушарий головного мозга экспериментальных животных стойкие нарушения процессов возбуждения и торможения. Возникающие при этом расстройства высшей нервной деятельности получили название экспериментальных неврозов. Неврозы возникают в результате перенапряжения основных нервных процессов - возбуждения или торможения. В зависимости от типа высшей нервной деятельности животные по-разному реагируют на раздражения. Легче всего получить невроз у слабого тормозного (меланхолик) и сильного неуравновешенного (холерик) типов, труднее - у уравновешенных типов (флегматик и сангвиник), но под влиянием особенно сильных воздействий окружающей среды и у них развиваются неврозы.
Экспериментальные неврозы являются обратимыми состояниями: после отдыха и под влиянием медикаментозных препаратов (бром, кофеин, снотворное) высшая нервная деятельность нормализуется. Экспериментальные неврозы являются моделью невротических состояний, наблюдаемых у человека (неврастения, психастения, истерия, навязчивые состояния и др.). И. П.Павлов дал объяснение физиологической сущности разных форм неврозов. Так, в основе неврастении лежит недостаточность внутреннего торможения, что приводит к повышенной возбудимости и быстрой истощаемости; при психастении нарушается нормальное соотношение между первой и второй сигнальной системой в направлении ослабления первой и преобладания второй, чем объясняется склонность к неоправданным рассуждениям и пониженная активность в практической жизни; при истерии первая сигнальная система преобладает над второй и нарушается соотношение коры и подкорки, что проявляется в неадекватном преобладании эмоциональных актов над рассудочными.