А.Ф.Самойлов был избран ординарным профессором по физиологии физико-математического факультета Казанского университета 3-го октября 1903 года и возглавлял кафедру до 1930 г. А.Ф.Самойлов получил блестящее физиологическое образование: он закончил медицинский факультет Дерптского университета в 1891 году, около двух с половиной лет проработал в лаборатории И.П.Павлова. В 1894 г. был приглашен И.М.Сеченовым в физиологическую лабораторию Московского университета на должность внештатного лаборанта, затем приват-доцента.

К моменту приезда А.Ф.Самойлова в Казань научная работа в физиологической лаборатории физико-математического факультета не проводилась, так как не было ни сотрудников, ни оборудования. Но вскоре, благодаря его усилиям, лаборатория стала одной из лучших не только в нашей стране, но и в Европе. Через три года после прибытия в Казань Самойлов приобрел струнный гальванометр и впервые в России зарегистрировал электрокардиограмму сердца человека и лягушки. В 1908 г. в университетской терапевтической клинике, руководимой профессором А.Н.Казем-Беком, была записана первая в России электрокардиограмма больного. Почти двадцать лет научная деятельность лаборатории была посвящена разработке теории и практики электрокардиографии.

Физиологическая лаборатория Казанского университета в течение долгих лет служила базой для обучения электрофизиологическим методам исследования. Здесь получили электрофизиологическое образование И.С.Беритов, И.А.Ветохин, М.А.Киселев, А.Н.Магницкий, Г.С.Юньев, М.Н.Ливанов, В.В.Парин, И.Л.Кан, С.М.Свердлов, ставшие впоследствии видными учеными. Среди классических трудов Самойлова - статья методического характера "Практические замечания к употреблению струнного гальванометра и к фотографической регистрации его показателей" (1910), служившая руководством для многих поколений исследователей, работавших со струнным гальванометром. Длительное время лаборатория Самойлова оставалась единственным в России центром обучения электрофизиологическому методу. "Сюда, как паломники в Мекку, - писал академик В.В.Парин, - с'езжались со всей России физиологи, чтобы научиться работать с Эйнтховенским струнным гальванометром - святая святых лаборатории. То был один из первых электрокардиографических аппаратов, казавшийся тогда чудом техники". (В.В.Парин. О вероятном, о невероятном. М. Наука. 1973. С.264.). Учениками и сотрудниками Самойлова по кафедре в Казани были: И.А.Ветохин (1888-1960), М.А.Киселев (1897-1937), В.В.Парин (1903-1971), В.И.Башмаков, В.А.Васильева-Остроумова, И.Г.Валидов.

Разносторонняя деятельность казанской физиологической школы проявилась как в развитии новых направлений (клиническая физиология, электрокардиография, эндокринология), так и в организации новых клинических и научно-исследовательских и практических лабораторий и институтов. Созданный в 1920 г. в Казани первый в России научно-исследовательский институт медицинского профиля - Казанский клинический институт (в последующем, Казанский государственный институт для усовершенствования врачей) олицетворял гармоничный союз физиологии и медицины, стал наглядным выражением эффективной формы творческого взаимодействия физиологической и клинической школ, фундаментальных и прикладных исследований. Новые формы организации медицинской науки обусловили тесное творческое взаимодействие между Казанской физиологической школой и клиническими школами Казани, Москвы и Ленинграда. В клинико-физиологической лаборатории, организованной Самойловым в Казанском клиническом институте, было осуществлено успешное внедрение в клинику сердечных заболеваний нового точного лабораторного метода исследований - электрокардиографического метода.

Рассматривая электрокардиографию как самостоятельную область клинико-физиологического исследования, Самойлов указывал, что внедрение электрокардиографического метода исследования в клинику, как средства медицинской диагностики, требует культивирования у врачей новых форм мышления, основанного на хорошем знании электрофизиологии сердца. Указанный Самойловым конкретный путь применения в клинике электрокардиографического метода получил повсеместное распространение. Чтением первого курса лекций по электрокардиографии в Казани и Москве Самойлов положил начало подготовке первых кадров врачей в области клинической электрокардиографии.

Разработка школой Самойлова электрофизиологических и электроэнцефалографических методов исследования (В.В.Правдич-Неминский, М.Н.Ливанов) привели не только к развитию специальных направлений в физиологии и медицине, но и принципиально новых клинико-лабораторных методов исследования организма человека, организации специализированных электрокардиографических и электроэнцефалографических кабинетов. Заслугой Казанской физиологической школы является создание лабораторий клинической физиологии, электрокардиографии и электроэнцефалографии в Москве: в больнице имени С.П.Боткина (А.Ф.Самойлов, А.З.Чернов), в Институте профессиональных болезней имени В.А.Обуха (А.Ф.Самойлов, В.А.Васильева-Остроумова), в Институте мозга (М.Н.Ливанов).

В двадцатые годы минувшего столетия интересы А.Ф.Самойлова сосредоточились на разработке новой проблемы: исследовании распространения и передачи возбудительных и тормозных влияний в нервной системе и двигательном аппарате. А.Ф.Самойлову принадлежит приоритет в установлении того факта, что в основе передачи импульса с нерва на мышцу лежит химический процесс. Тем самым он распространил теорию химической передачи возбуждения из области вегетативной нервной системы на двигательные нервы. Это сообщение впервые было сделано на заседании общества психиатров и невропатологов в 1923 г. в здании "старой" клиники.

Первая работа Самойлова по изучению перехода возбуждения с двигательного нерва на мышцу появилась в 1924 году в юбилейном сборнике, посвященном 75-летию со дня рождения И.П.Павлова.

Далее Самойлов вместе со своим учеником М.А.Киселевым провел опыты по изучению природы процессов торможения. Результаты этого исследования в пользу химической природы торможения были доложены им на XII Международном физиологическом конгрессе в Стокгольме в 1926 г. Наиболее исчерпывающее учение о химической природе нервных процессов Самойлов обобщил в своем докладе на "Неделе советских ученых" в Берлине в июне 1927 г. "О переходе возбуждения с клетки на клетку". Химическую передачу нервных процессов Самойлов рассматривал как общее свойство нервных клеток избирательно реагировать на химические вещества, как общую закономерность живой природы, где все клетки связаны между собой на основе химического раздражения, и впервые сформулировал представление о химическом механизме передачи в мионевральном соединении и синапсах соматической нервной системы. Этот период деятельности был наиболее продуктивным и напряженным в его жизни. С 1924 года он одновременно руководил кафедрами физиологии Казанского и Московского университетов.

В ряде статей Самойлов высказал мысли, имеющие прямое отношение к кибернетике. Он обратил внимание на обстоятельство огромной принципиальной важности - на существование в живых организмах явлений, протекающих по замкнутому кругу. Представление о круговых процессах Самойлов распространил на возбуждение, на рефлекторные и психо-сенсорные явления. Эти взгляды он обобщил в фундаментальной статье "Кольцевой ритм возбуждения" (1930).

Самойлов был не только выдающимся экспериментатором, он прекрасно знал физиологическую литературу, историю физиологии. Его перу принадлежат лучшие очерки о жизни и творчестве У.Гарвея, Г.Гельмгольца, И.П.Павлова, И.М.Сеченова, Ж.Леба, Р.Магнуса, В.Эйнтховена, Т.Энгельмана. Признанный теоретик музыки и великолепный пианист, он опубликовал ряд статей по истории и теории музыки. В 1902 г. Самойлов организовал при Московском университете научно-музыкальный кружок. Слушателями его лекций по музыке были С.Рахманинов, С.Танеев, А.Гречанинов, С.Майкапар, М.Курбат, Д.Шор, П.Лазарев, А.Эйхенвальд. Аналогичный музыкальный кружок был организован А.Ф.Самойловым в Казани.

Самойлов был общественным деятелем, сделал много для международного научного сотрудничества. Он дружил с известными американскими учеными У.Кенноном, Дж.Фултоном и П.Уайтом, голландским физиологом В.Эйнтховеном, немецким нейрогистологом О.Фогтом.

За выдающиеся научные заслуги в 1930 году профессору А.Ф.Самойлову была присуждена Ленинская премия и присвоено почетное звание Заслуженного деятеля науки.

Профессор Д.С.Воронцов возглавлял кафедру физиологии физико- математического факультета с 1930 по 1935 год. Одновременно ему было поручено заведование кафедрой медицинского факультета (позднее мединститута). Д.С.Воронцов закончил естественное отделение физико-математического факультета Петербугского университета. Специализировался по гистологии у проф. А.С.Догеля и занимался исследовательской работой у проф. Н.Е.Введенского. На физико-математическом факультете Одесского университета защитил диссертацию на степень магистра физиологии, зоологии и сравнительной анатомии на тему "Анализ электрограммы сердца лягушки".

В 1922 году судьба забросила его в Смоленский университет, где он был избран профессором, организовал физиологическую лабораторию и развернул научные исследования.

В приглашении Д.С.Воронцова в Казанский университет активную роль сыграл профессор ветеринарного института К.Р.Викторов, который дал ему блестящую характеристику. Казань привлекла Д.С.Воронцова лучшей в России по тем временам электрофизиологической лабораторией, условиями для научной работы.

Работа кафедры под руководством Д.С.Воронцова была очень плодотворной. За короткий период был создан активно работающий коллектив, определилось направление исследований.

Д.С.Воронцовым совместно с С.М.Свердловым и Ф.Н.Серковым вскрыты закономерности и механизмы взаимодействия импульсов путем суммации следовых электрических потенциалов. Были проведены систематические исследования следовых изменений возбудимости и поляризации различных элементов нервно-мышечного аппарата.

Изучены открытый ранее следовой отрицательный потенциал и изменения возбудимости в нервных и мышечных волокнах. Проанализированы следовые потенциалы в сравнительно-физиологическом аспекте. В ходе исследования следовых потенциалов мышечных волокон портняжной мышцы Ф.И.Серков предположил, что следовые явления возбуждения играют важную роль в его суммации и возникновении торможения, предохраняющего клетку от разрушительного действия сильных раздражений. С.М.Свердлов, исследуя токи действия нервного волокна и ганглия пресноводной ракушки, сделал важный вывод о том, что отрицательный и положительный потенциалы, возникающие в нервной ткани при возбуждении, взаимно проникают друг в друга. Также были исследованы проблемы утомления нервно-мышечного аппарата.

Были начаты исследования по эволюционной физиологии и физиологии труда доцентом И.А.Аршавским. Он изучал парабиоз нерва и влияние пробных раздражений на его развитие; влияние блуждающего и симпатических нервов на функцию кишечника в процессе филогенетического развития организмов. С этих работ начались многочисленные исследования И.А.Аршавского в возрастной физиологии. Позднее этими проблемами он продолжал заниматься в Московском университете.

Период руководства Д.С.Воронцовым кафедрой совпал с резким увеличением числа студентов и аспирантов, увеличением об'ема исследований на кафедре, организацией новой формы подготовки физиологов.

Летом 1935 года Д.С.Воронцов неожиданно покидает Казань (причина - резкий личный конфликт с И.А.Аршавским) и уезжает в Киев, где им была создана крупная школа нейро- и электрофизиологии. Заведование кафедрой принимает М.А.Киселев.