对于刺激替代的实验室研究，在动物领域内比在人类领域内获得了更为深远的进展。让我们一起来回顾一下对狗的一些研究工作也许是值得的。条件反射的研究工作是从狗的身上开始的，而且也最能体现这种方法的实验正确性。俄国生理学家巴甫洛夫（Pavlov）和他的学生们曾主要地负责此项工作。
请稍稍回顾一下，我们可以对之作出反应的两组不同的组织：（1）我们的腺体；（2）我们的肌肉[实际上有两种肌肉，横纹肌（striped）和内脏（visceral）]。
通常被挑选出来从事实验的腺体是唾液腺。根据G. V.安雷普（An-rep）博士（巴甫洛夫的一位学生）的意见，唾液腺是一种简单的器官，不是像人体肌肉系统那样的混合器官。比起肌肉系统来，唾液腺是人体中更加独立的器官，这个腺体活动比起肌肉活动来更易于进行分级。
正如我们在前面已经陈述的，能引起唾液腺反应的原始刺激或无条件刺激是向口中放入某种食物或酸性物质：
现在的问题是，采用一些不能引起唾液流的其他刺激物——它确实不会从狗的身上引起任何明显的一般反应——并使这种刺激物引起唾液反应。实验中显示视觉刺激，例如彩色圆盘、几何图形、简单的声音、纯粹的音调、身体的接触等，它们在开始时都不会引起唾液反应。可是，这些刺激中的任何一种都可以使之引起唾液反应。首先，对狗进行一项简单的手术，在狗的腮腺管上做一个永久性的瘘管——也就是说，开一个小小的口子，以便使腺体通往脸颊的外面，同时安装一根管子通向出口。现在，从唾液腺分泌的唾液便通过这根管子流出而不再流向口腔内。这根管子和一台仪器相连接，仪器自动记录从唾液腺分泌的唾液滴数。供实验用的狗和实验者隔离开来，同时也和不受实验者控制的视觉、嗅觉和听觉刺激相隔离。对于无条件刺激和条件刺激的运用，都是在实验狗的房间以外自动进行的。通过一台潜望镜可以对狗进行观察。
实验发现，只要我们将条件刺激和食物或酸等无条件刺激同时呈现在狗的面前，我们便可以用任何刺激替代食物或酸；确实，我们甚至可以将条件刺激应用于无条件刺激之前。不过，很显然，如果无条件刺激应用在前，便不会发生条件反射。例如，克列斯托夫尼考夫（Krestovnikov）花了一年的时间进行研究，先呈现无条件刺激，几秒钟以后才运用条件刺激物，结果发现，这样做不能建立所期望的反应。当条件刺激出现在无条件刺激之前，经过大约20~30次的结合运用以后，便会发生条件反射。至于在开始应用无条件刺激之前运用条件刺激，就两者的时间间隔而言，其变化幅度从几秒钟到5分钟以上不等。
假定我们在一个特定情形中试图用触觉刺激引起唾液反应。我们在狗的左大腿部的一点上予以触觉刺激4秒钟，然后间隔4秒钟或5秒钟以后，运用无条件刺激——肉粉和饼干。我们连续运用这样的程式大约2个月，每天对狗进行4~10次触觉刺激，每次刺激后停顿7~45分钟。2个月结束时刺激替代即将完成，从而触觉刺激（条件刺激）将会像肉粉和饼干（无条件刺激）一样产生同样滴数的唾液。
通过这种简单的程序，我们已经扩大了狗以一定方式作出反应的刺激范围。代替我们前述的公式，现在它应该书写如下：
这里，我们得到了一个完整的刺激替代的例子。由条件刺激引起的反应强度和由无条件刺激引起的反应强度是一样的——都在实验误差（experimental error）范围以内。
通过这种简单的程序，我们可以测出一个动物能对之作出反应的刺激物的整个范围。例如，假定我们拥有这样一只形成条件反射的动物，任何波长的光线都可引起该动物的唾液反应。在使动物形成条件反射以后，接着我们设法找出它对那些比人眼可见波长更短的光线是否敏感。于是我们便根据光谱用绿光开始试验，并逐渐增加刺激光线的波长，直到不再发生反应为止。这样，便可提供动物在较长波长中的反应范围。然后，我们再次建立对绿光的反应，并逐渐缩短波长，直到不再发生反应为止。这就向我们提供了动物在较短波长中的反应范围。我们可以用同样的方式在听觉刺激领域进行研究。有些研究者已经发现狗对于音调的反应远远超过了人类，它能对比人类能听到的高得多的音高（振动频率）作出反应。然而，人类和狗从未在一致的条件下进行过测试。