Ф.В.Овсянников был назначен по распоряжению министра народного просвещения экстраординарным профессором кафедры физиологии Казанского университета в сентябре 1858 года. До него почти 30 лет (1823-1858 гг.) физиологию читал Ф.В.Берви. Приверженец умозрительной философии, Берви отрицал эксперимент как метод познания и по требованию студенчества был вынужден покинуть университет. Ф.В.Овсянников буквально с первых дней работы в университете приступил к организации физиологической лаборатории на медицинском факультете и проведению экспериментальных исследований. Им были предприняты энергичные действия для организации преподавания физиологии, введена демонстрация опытов и микроскопических препаратов на лекциях. Он читал физиологию как здорового, так и больного человека, вел курс практической физиологии.
Для ознакомления с физиологическими и гистологическими лабораториями Европы Овсянников был послан за границу на год (1860-1861). Он посетил 15 университетских городов и завел личные знакомства с известными физиологами и гистологами того времени: К.Людвигом, Э.Брюкке, Э.Пфлюгером, Я.Пуркине, братьями Эрнстом и Эдуардом Веберами, Э.Дюбуа-Реймоном, Я.Генле, Р.Вирховым, А.Келликером, К.Бернаром, М.Флурансом, Г.Мейснером, Р.Вагнером. Для физиологического кабинета Овсянников приобрел микроскопы, сфигмограф Марея, мультипликатор и другие инструменты для исследования электрических токов нервов и мышц, гемодинамометр, гемометр, чувствительные термометры для измерения температуры крови. По свидетельству К.Бэра, проводившего ревизию Казанского университета по поручению Министерства народного просвещения летом 1863 г., физиологическая лаборатория была достаточно хорошо оборудована, практические занятия со студентами проводились на высоком уровне.
Первые экспериментальные работы, выполненные Ф.В.Овсянниковым в университете, касались исследований мозговой ткани теплокровных животных, рефлекторной регуляции дыхания, влияния симпатических нервов на сокращение селезенки и др. вопросов. Особого внимания заслуживает опубликованная в 1855-57 гг. работа Ф.В.Овсянникова и Н.М.Якубовича "Микроскопическое исследование начала нервов в большом мозгу. В работе впервые было доказано, что черепные нервы делятся на двигательные, чувствительные и смешанныеПод руководством Ф.В.Овсянникова в физиологической лаборатории были подготовлены две докторские диссертации по гистологии
Ф.В.Овсянниковым в Казани выполнена работа "О свечении личинок Иванова червяка". Это исследование, по мнению Х.С.Коштоянца, является одним из первых в России в области сравнительной физиологии.
В 1863 году Ф.В.Овсянников был избран экстраординарным академиком по физиологии Академии наук в Санкт-Петербурге и не без сожаления покинул Казань. По его завещанию для студентов Казанского университета была учреждена именная стипендия. Преемником Ф.В.Овсянникова по кафедре физиологии был назван Н.О.Ковалевский, который приступил к заведованию только в 1865 г., в связи с подготовкой докторской диссертации.
С 1863 по 1865 годы кафедрой физиологии временно руководил профессор медицинской химии и физики А.Я.Данилевский (1838-1923). В казанский период своей научно-исследовательской деятельности Данилевский интересовался химией крови, в связи с чем работа в физиологической лаборатории приобрела биохимическое направление.
Н.О.Ковалевский является гордостью не только Казанского университета, его имя по праву находится в числе выдающихся ученых отечественной физиологической науки. Ковалевский родился и вырос в Казани, в семье видного ученого-монголоведа, ректора Казанского университета. По окончании медицинского факультета Казанского университета его научная карьера развивается стремительно и целенаправленно. Для подготовки к профессорскому званию он был на два года направлен за границу. Программа командировки была составлена деканом Ф.В.Овсянниковым. За советами Овсянников рекомендовал обращаться к знаменитому русскому хирургу Н.И.Пирогову, который в это время находился за границей. Встречи с Пироговым оставили у Н.О.Ковалевского неизгладимое впечатление. Н.И.Пирогов служил для русской молодежи "живым образцом, воплощенным идеалом За время пребывания за границей Ковалевский выполнил две работы: по гистологии лимфатических желез и по химии дыхания. Последняя работа была напечатана в "Ученых записках" Казанского университета в 1865 г. и явилась докторской диссертацией, которую он защитил по возвращении из заграничной командировки 29 августа 1865 г. В 25 лет, получив звание экстраординарного профессора, Ковалевский стал заведовать кафедрой физиологии.
Круг научных интересов профессора Ковалевского был очень широким. Ковалевский продолжил заложенные Ф.В.Овсянниковым традиции, об'единяющие исследования по физиологии и гистологии. Он подчеркивал, что будущее в руках физиологов- "микроскопистов", а не "чистых гистологов". С именем Н.О.Ковалевского связан новый этап в развитии физиологии в Казанском университете. В течение четверти века (1865-1891 гг.) в Казанском университете - единственном в то время на востоке России высшем учебном заведении - Ковалевский с большим успехом развивал научно-исследовательскую деятельность, посвященную разработке фундаментальных проблем физиологии кровообращения и дыхания, физиологии и морфологии нервной системы, психофизиологии и биохимии крови.
В 60-х годах XIX в. Н.О.Ковалевский первым из русских ученых начал разрабатывать физиологию дыхания, создав при этом свою оригинальную конструкцию аппарата для исследования. Принцип действия аппарата заключался в постепенном поглощении щелочью углекислоты, выделяемой подопытным животным
В 60-70-х годах ХIХ столетия лаборатория Ковалевского стала первым центром физиологии кровообращения в нашей стране. Исследования Н.О.Ковалевского были направлены на изучение физиологии сосудодвигательной системы, малого круга кровообращения и взаимных рефлекторных отношений между дыханием и кровообращением В лаборатории Ковалевского было сделано несколько важных открытий:
В 1873 году был открыт новый тип рефлекса - периферический или местный рефлекс. Автор открытия студент Н.М.Соковнин доказал, что местом передачи рефлекторных движений мочевого пузыря, помимо спинного мозга, может служить и периферический нервный узел. Он обнаружил, что сокращения мочевого пузыря возникают при раздражении симпатического нерва, отходящего от нижнего брыжеечного ганглия. В 1889 г. такой же эффект в отношении других симпатических ганглиев наблюдал В.М.Рожанский. Он наблюдал изменение кровяного давления при раздражении центрального отрезка большого чревного нерва, в условиях разрушенного спинного мозга. Таким образом, Н.М.Соковнин и В.М.Рожанский впервые описали особый тип реакции, названный аксон-рефлексом.
Был открыт феномен парадоксального расширения зрачка. Это явление стало первым экспериментальным доказательством гуморального переноса возбуждения, легшего в основу химической теории передачи возбуждения в вегетативной нервной системе.
В 80-е годы XIX века в лаборатории было положено начало изучению функций коры больших полушарий головного мозга. В период всеобщего интереса к учению о локализации функций в коре головного мозга Н.О.Ковалевский публикует статью "Современное состояние вопроса о происхождении мозговых извилин" (1886), где развивалась идея о комплексном изучении мозга. Он выражал уверенность, что микроскопические исследования извилин в разные периоды развития и у различных животных позволяют построить "более совершенную гипотезу относительно происхождения мозгового рельефа".
Медицинский факультет Казанского университета своим становлением в значительной степени обязан А.М.Бутлерову, который был ректором в 1860-63 гг. При его личном участии были завершены организация и строительство экспериментальных лабораторий факультета. А.М.Бутлеров поддержал инициативу профессора Ф.В.Овсянникова по созданию в Казанском университете на медицинском факультете первой в России экспериментальной физиологической лаборатории. Это был важный момент для развития медицинских наук в Казани. Вслед за физиологической лабораторией появились и другие: гистологическая, фармакологическая, экспериментальной патологии, психофизиологическая. Физиологическая лаборатория послужила основой формирования крупнейшей университетской школы. К концу 80-х годов Ковалевский ходатайствует об организации физиологического института и добивается начала его строительства. Физиологический институт был открыт 8 сентября 1890 г.
Н.Е.Введенский писал в 1906 г.: "Вслед за Сеченовым можно поставить разве только имя казанского профессора физиологии Н.О.Ковалевского" (Н.Е.Введенский. Полн.собр.соч. т.VII. 1963. с.11). Такую же высокую оценку заслужил Ковалевский и у И.И.Мечникова: "Медицинская физиология нашла себе блестящих представителей в лице профессоров Эйнбродта в Москве, Томса в Киеве, Н.О.Ковалевского в Казани" (И.Мечников.Собр. соч. т.14. 1959. с.53).
Ученик физиолога Н.О.Ковалевского и гистолога К.А.Арнштейна, выпускник Казанского университета Н.А.Миславский в 1876 году был оставлен при кафедре физиологии в должности сверхштатного ассистента. В 1885 г. на заседании Совета Казанского университета он защитил докторскую диссертацию "О дыхательном центре". В 1891 г. Н.А.Миславский был назначен руководителем физиологической лаборатории Казанского университета в связи с безвременной кончиной Н.О.Ковалевского.. Под руководством Н.А.Миславского были предприняты широкие исследования периферической иннервации разнообразных органов и тканей. Были открыты сосудодвигательные нервы сетчатки (А.А.Элинсон, 1896), щитовидной железы (Н.А.Синакевич, 1894). Выполнены исследования по иннервации прямой кишки (А.В.Вишневский, 1903), селезенки (Н.К.Горяев, 1910) и др. Следует выделить работу А.Е.Смирнова, имеющую значение для обоснования рефлекторной регуляции кровяного давления. Н.А.Миславскому принадлежат работы по изучению механизмов передачи возбуждения в межнейрональных связях. В лаборатории Н.А.Миславского была выполнена замечательная работа М.Н.Чебоксарова "О секреторных нервах надпочечников" (1911), открывшая новую проблематику Казанской физиологической школы по изучению нервной регуляции желез внутренней секреции. Было установлено, что раздражение чревного нерва повышает, а перерезка прекращает выделение адреналина из надпочечников.
Подводя итоги научной деятельности Н.А.Миславского, необходимо отметить, что под его руководством казанская физиологическая лаборатория окончательно оформилась в самостоятельную научную школу, изучающую регуляторные процессы, обеспечивающие целостность функций организма.
Профессор Д.В.Полумордвинов - ученик и первый помощник Н.А.Миславского, выпускник медицинского факультета Казанского университета, руководил кафедрой с 1909 по 1919 гг. В студенческие годы под руководством проф. Н.О.Ковалевского он выполнил научную работу на тему: "Экспериментальная проверка учения об изменении крови в печени",
Научная деятельность Полумордвинова является концентрированным выражением творческих возможностей казанской физиологической школы. Экспериментально- гистологические и физиологические исследования проводились по трем направлениям:
- физиологии крови и кровообращения;
- общей морфологии и физиологии нервов и мышц;
- физиологии вегетативной нервной системы.
В период заведования кафедрой Полумордвинов и его сотрудники исследовали вопросы иннервации внутренних органов. Статья Д.В.Полумордвинова "О регуляции движений желудка" открыла новое направление, связанное с идеями павловской школы пищеварения. Совместно со студентом И.П.Разенковым была выполнена работа об отношении блуждающих и чревных нервов к мочевому пузырю и прямой кишке. Первые исследования К.М.Быкова "Графический метод в применении к изучению нервных клеток симпатической системы" (1912), "К физиологии верхнего шейного узла" (1913), "К физиологии мышечной клетки" (1913) были выполнены под руководством Д.В.Полумордвинова. Позднее Разенков и Быков, пройдя школу И.П.Павлова, стали создателями собственных оригинальных направлений и школ: Разенков - в Москве, Быков - в Ленинграде.