Первая в стране физиологическая лаборатория (заведующий Ф.В.Овсянников), открытая в 1835 г. при кафедре физиологии Казанского университета, позволила проводить экспериментальные анатомо-физиологические (нейрофизиологические) исследования.

Ученик Ф.В.Овсянникова Н.О.Ковалевский, основатель научной физиологии, последователь учения И.М.Сеченова и экспериментального направления в отечественной медицине, открыл аксон-рефлекс и прессорные рефлексы, изучал (1860-е гг.) механизмы регуляции физиологических процессов (газообмен, крово- и лимфообращение).

Работы А.А.Кулябко (1900–1930-е гг.) легли в основу отечественной реаниматологии.

Н.А.Миславским совместно с В.М.Бехтеревым было изучено влияние отдельных участков коры головного мозга на кровяное давление, сердечно-сосудистую систему, желудочно-кишечный тракт, на деятельность мочевого пузыря и других систем. Установление особенностей секреторной иннервации надпочечников принадлежит Н.А.Миславскому и М.Н.Чебоксарову (1910).

В начале ХХ в. проводились исследования механизмов регуляции физиологических процессов. А.Ф.Самойловым был предложен метод электрокардиографии (1908). Его идеи о передаче возбуждений с одной клетки на другую были реализованы А.В.Кибяковым (1924), чьи труды, посвящены изучению химических процессов механизма передачи нервного возбуждения, в 1949 г. были удостоены премии Академии наук СССР. А.В.Кибяков впервые в мире экспериментально доказал участие медиатора в передаче возбуждения в межнейрональных синапсах с одной ганглиозной клетки на другую.

Эта тематика в 1960–1980-х гг. была продолжена в работах И.Н.Волковой, Х.С.Хамитова, Г.И.Полетаева. Сферой научных исследований А.Л.Зефирова стало изучение физиологии нервной системы и двигательного аппарата. Впервые в мире им

  • разработаны новые методы исследования механизмов выделения медиатора из нервных окончаний,
  • изучены закономерности функционирования структурно-функциональных единиц нервных окончаний (активных зон),
  • создана уникальная теория формирования и взросления нервных окончаний,
  • вскрыты механизмы денервационно-реиннервационных изменений в синаптических образованиях и факт встраивания ионных каналов в мембрану нервного окончания,
  • описаны основные ионные токи двигательных нервных окончаний и распределение ионных каналов по ходу нервного окончания,
  • вскрыты механизмы регуляции секреций медиатора из нервных окончаний медиаторами, гормонами, пептидами,
  • сформировано представление о синапсе как гетерогенной, пластичной, интегральной системе пространственно изолированных активных зон.

Под руководством Е.Е.Никольского, Р.А.Гиниатуллина, А.Х.Уразаева исследуются механизмы функционирования и регуляции периферического нервно-мышечного синаптического аппарата.