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条件反射是高级神经活动的具体表现，引起条件反射的刺激为信号刺激。由信号刺激所引起的一系列高级神经活动过程，巴甫洛夫称之为信号活动，信号活动是大脑皮层的最基本、最一般性的活动。巴甫洛夫将一切信号分为两大类：一类为现实的具体的信号（如以铃声作为食物的信号），称为第一信号；另一类是现实的抽象信号，即语言、文字，称为第二信号。第一信号是直接作用于各种感官的具体刺激；第二信号的语言、文字，则是现实的概括化，具有抽象意义的信号。在成人的全部生活经验中，语词和进入大脑皮层的所有刺激相结合，成为它们的信号，并代替它们，因而能引起和它们相联系的一切反应，所以语词是第一信号的信号，故称第二信号。如食物的形状、颜色、气味等都可以代表具体的食物信号而引起反射性唾液分泌。除了这些食物的具体形状和特征可以作为食物的信号而引起反射性唾液分泌以外，人类还具有语言、文字来代表具体的食物信号，反射性地引起唾液的分泌，如一个人过去吃过酸杏，现在只要有人谈论“酸杏”或写一个“杏”字，也常会使他联想到杏的外形、酸味，从而引起唾液的分泌。食物的形状、气味、颜色是代表食物的具体信号，即第一信号，而语言、文字是抽象的信号，即第二信号。人类不仅能形成第一信号的条件反射，还能形成第二信号的条件反射。

第一信号系统是对第一信号发生反应的大脑皮层机能系统，将直接刺激转变为机体各种活动的信号。第二信号系统是对第二信号（语言、文字）发生反应的大脑皮层机能系统，将第一信号系统的单纯刺激变为具有抽象意义的语词的信号。第二信号系统是在第一信号系统的基础上建立起来，但又反过来影响和支配了第一信号系统。第二信号系统必须经常被第一信号系统所校正，才不致歪曲人们与现实的关系。人类的高级神经活动乃是第一信号系统和第二信号系统共同活动相互作用的结果。动物只有一个信号系统，相当于人类的第一信号系统。第二信号系统的发生与完善使人类高级神经活动出现飞跃，它是人类社会活动的产物。