气质的生理基础是十分复杂的。气质不仅与大脑皮层的活动有关，而且与皮层下活动有关；气质不仅与神经系统的活动有关，而且与内分泌腺的活动有关。研究表明，整个人的身体组织都影响着一个人的气质。苏联心理学家罗索诺夫指出：气质的生理基础不是某个个别的生理亚系统，而是人机体的整体结构，亦即人机体的所有结构的总和。其中，高级亚系统的结构和机能特点，即中枢神经系统的结构和机能特点与其它亚系统相比较，在气质形成中更为重要。苏联心理学家波果斯洛夫斯基等人也认为：“显然，影响到气质的不仅有神经系统的特性，而且还有整个个人的身体组织。”因此，不能把气质与高级神经活动类型等同起来，也不能以个体的某种生理亚系统（体液、体形、神经活动）作为气质的生理基础。但是，一般认为，高级神经活动类型与气质的关系较为直接和密切，高级神经活动类型时气质主要的生理基础。
一、神经过程的基本特性
巴甫洛夫认为，高级神经活动有两个基本过程：兴奋过程和抑制过程。这两个神经过程有三个基本特性：神经过程的强度、神经过程的平衡性和神经过程的灵活性。
1、神经过程的强度
神经过程的强度是指个体的大脑皮层细胞受强烈刺激或持久工作的能力。它被认为是神经类型的最重要标志，具有重大的意义。研究表明：在一定限度内，强刺激引起强兴奋，弱刺激引起弱兴奋。但是，刺激很强时，并不是所有的有机体都能以相应的兴奋对它发生反应。兴奋过程强的人，对很强的刺激仍能形成和保持条件反射；兴奋过程弱的人，对很强的刺激不能形成条件反射，并抑制和破坏已有的条件反射，甚至会导致神经过程的“分裂”。抑制过程强的动物可以耐受不间断内抑制5~10分钟，抑制过程弱的动物则不能耐受持续15~30秒钟的内抑制，甚至会导致中枢神经系统的病变。
2、神经过程的平衡性
神经过程的平衡性是指个体的兴奋过程和抑制过程之间的强度是否相当。有的人这两种神经过程之间的强度是平衡的，而有的是不平衡的，在不平衡中又有哪一种神经过程占优势的问题。实验表明：不平衡的动物一般具有较强的兴奋过程和较弱的抑制过程，也有少数动物具有较强的抑制过程和较弱的兴奋过程。
3、神经过程的灵活性
神经过程的灵活性是指个体对刺激的反应速度以及兴奋过程和抑制过程相互转换的速度。人与人之间在兴奋和抑制的灵活性上也存在差异，有人灵活性强，有人灵活性弱。实验表明：神经过程灵活性强的动物能够较顺利地和迅速地将阳性条件反射发行为阴性条件反射，或者把阴性条件反射改造为阳性条件反射，或者把已有的动力定型改造为新的动力定型。在阳性刺激后紧接出现阴性刺激，或者在阴性刺激后紧接出现阳性刺激，动物也能以相应的反射来分别应答。但神经过程灵活性弱的动物就会发生困难，引起反射活动的混乱及大脑皮层机能的失调。
神经过程的三个基本特笥是变化的。例如，兴奋过程强，而抑制过程弱的动物，经过训练有可能使抑制过程增强而与兴奋过程相平衡。神经过程的灵活性是个体发育中最容易变化的一种神经过程的基本特性。
二、高级神经活动类型
神经过程的三个基本特性的独特组合就形成了高级神经活动类型。巴甫洛夫指出：“由于神经系统基本特性的一些可能的变动，以及这些变动的可能组合，就一定会发生神经系统的各种类型，计算起来，至少有二十四种类型，但证诸实际，其数目可以大加缩小的，即缩减为特别显著的、醒目的四种类型，而且最主要的是，这四种类型是按其对周围环境的适应性和对致病动因的稳固性各不相同的。”
高级神经活动的4种主要类型是：
1、强而不平衡的类型（兴奋型）：这种类型的个体兴奋过程强于抑制过程，阳性条件反射比阴性条件反射容易形成，是一种容易兴奋、不受约束的类型，所以也称为不可遏制型。
2、强而平衡、灵活的类型（活泼型）：这种类型的个体兴奋过程和抑制过程都较强，并且两得容易转化，以反应灵敏、活泼、能很快适应变化着的外界环境为特征。巴甫洛夫认为这是一种最完善的类型。
3、强而平衡、不灵活的类型（安静型）：这种类型的个体兴奋过程和抑制过程都较强，但两者不易转化。比较易形成条件反射，但不易改造，以坚韧而行动迟缓为特征。
4、弱型（抑制型）：这种类型的个体兴奋过程和抑制过程都很弱，阳性条件反射和阴性条件反射的形成都很慢。在困难工作面前，正常的高级神经活动容易受破坏而患神经症为特征。
巴甫洛夫逝世后，苏联的心理学和生理学工作者继续对高级神经活动类型进行研究。在苏联形成三个中心（1）列宁格勒学派，以库帕洛夫、克拉索斯基和费道罗夫为代表，他们继续对动物的高级神经活动类型进行研究；（2）莫斯科学派，以捷普洛夫和涅贝里存为代表，他们对人的神经过程的基本特性进行研究，作出了重大贡献，又称捷普洛夫——涅贝里存学派或新巴甫洛夫类型学。（3）乌拉尔学派，以梅尔林为代表，他们研究神经活动类型的心理学解释，研究神经活动类型和气质对人类活动的影响，特别是对工作或职业的影响。
捷普洛夫和涅贝里存等人的主要贡献有：
第一，强调研究的重点应该是神经过程的基本特性，因为它是神经活动类型划分的基础。对这些特性的类型结合不要过早下结论。神经过程的基本特性对于个别差异的生理心理学具有重大的价值。
第二，从神经强度中分出动力性。动力性指条件反射形成的速度和难易。又从灵活性中分出易变性，即神经过程发生和停止的速度。
他们认为，神经过程的基本特性，可以分为一级特性和二级特性。其中神经过程的强度、易变性、动力性和灵活性是一级特性；神经过程的平衡性是二级特性，它带有派生的性质，存在于各种一级特性之中。
第三，列举出一些新的类型，如抑制过程比兴奋过程占优势的不平衡型等。
第四，把神经系统的基本特性划分为一般特性和局部特性。神经系统的一般特性指整个神经系统的共同特性，被认为是气质的生理基础。神经系统的局部特性指大脑皮层不同分析器的特性，它与人的特殊能力有关。
第五，指出神经过程特性无好、坏之分。
三、高级神经活动类型与气质
巴甫洛夫认为，兴奋型相当于胆汁质，活泼型相当于多血质，安静型相当于粘液质，抑制型相当于抑郁质。
巴甫洛夫曾把高级神经活动类型和气质类型看作同一个东西。他指出：“显然，这些类型在人身上就是我们称之为气质的东西。”在他菱中有时把高级神经活动类型和气质两个名词交替使用。现在一般认为，气质和高级神经活动类型并不是同一个东西。气质是心理现象，高级神经活动类型是生理现象。高级神经活动是气质主要的生理基础。