Впервые понятия «первая сигнальная система» и «вторая сигнальная система» были введены Иваном Петровичем Павловым для обозначения качественно различных уровней эволюционного развития высшей нервной деятельности.
У животных сигналами приспособительных условно-рефлекторных реакций являются непосредственные раздражители — зрительные, слуховые, тактильные и т. д. Совокупность непосредственных условных раздражителей, вызываемых ими возбуждений в анализаторах и условно-рефлекторных процессов И.П. Павлов назвал первой сигнальной системой.
Совокупность словесных сигналов, вызываемых ими нервных процессов и систему возникающих на этой основе временных нервных связей И.П. Павлов отнес ко второй сигнальной системе, которая присуща только человеку. Поскольку слово является орудием отвлечения и обобщения, вторая сигнальная система обеспечивает более высокий уровень отражения.
Несмотря на принципиальные отличия этих двух систем, в норме всегда имеет место взаимодействие первой и второй сигнальных систем.
На основе относительного преобладания у человека первой или второй сигнальной системы определяются выделенные И.П. Павловым специфические типы высшей нервной деятельности: художественный (преобладание первой сигнальной системы; тип профессии «Человек — художественный образ»), мыслительный (преобладание второй сигнальной системы; тип профессии «Человек — знак») и средний (относительно одинаковая роль обоих систем).
Основные отличия художественного типа от мыслительного проявляются в сфере восприятия, где для «художника» характерны целостное восприятие, яркость образов, эмоциональность, а для «мыслителя» — дробление его на отдельные части, поиске смысла. В сфере воображения и мышления у «художников» отмечается преобладание образного мышления и воображения, в то время как для «мыслителей» характерно абстрактное, теоретическое мышление; в эмоциональной сфере лица художественного типа отличаются повышенной эмоциональностью, аффективностью, а для мыслительного типа более свойственны рассудочные, интеллектуальные реакции на события.
Таким образом, люди художественного типа в большей степени склонны к профессиональной деятельности, требующей впечатлительности, образности и живости фантазии. Люди мыслительного типа лучше будут справляться с деятельность, связанной с оперированием абстрактным материалом, математическими и логическими формулами, различными понятиями.
Представители среднего типа сочетают в себе черты и художественного, и мыслительного типов.
В целом И.П. Павлов считал, что специфика высшей нервной деятельности человека возникла в результате нового способа взаимодействия с внешним миром, который стал возможен при трудовой деятельности людей и выразился в речи. Речь возникла как средство общения между людьми в процессе труда. Ее развитие привело к возникновению языка, и, следовательно, у человека появилась новая система раздражителей в виде слов.