Алексей Алексеевич Ухтомский родился 25 июня 1875 г. в городе Рыбинске на Волге. Годы детства и юности, проведенные в небольшом волжском городке, Алексей Алексеевич всегда вспоминал с нежностью, гордился своей родиной, всю жизнь называл себя «волгарем».

Закончив начальную гимназию, по настоянию отца будущий ученый продолжил свое образование в среднем военно-учебном заведении — кадетском корпусе Нижнего Новгорода. Но выпускника кадетского корпуса Алексея Ухтомского не привлекала карьера военного. В то время более всего его интересовали гуманитарные науки, а именно — история, философия. Алексей переехал в Москву и, успешно сдав экзамены, стал слушателем философского и исторического факультетов Московской духовной семинарии.

Глубокие философские изыскания, желание познать сущность материи, поиск ответов на извечный вопрос философии «Что есть человек?» побудили Алексея обратиться к естественным наукам, в частности к физиологии.

24-летний Алексей Ухтомский в очередной раз резко меняет сферу своих интересов и продолжает образование, поступив на физико-математический факультет Петербургского университета. В 1902 г. он уже пробует силы на новом для себя поприще: талантливого, любознательного и прилежного студента приглашают для работы в физиологическую лабораторию физико-математического факультета, которой руководил в то время Н.Е. Введенский.

В 1904 г., подготавливая демонстрационный опыт для лекции своего учителя, Ухтомский заметил,

что у собаки в период подготовки к акту дефекации (опорожнения кишечника) электрическое раздражение двигательных точек коры головного мозга начинает тормозить движение конечностей и, напротив, усиливает возбуждение в центрах дефекации, заложенных в поясничных сегментах спинного мозга. Как только дефекация завершилась, электрическое возбуждение двигательных точек коры головного мозга начало вызывать обычное движение конечностей. Это случайное наблюдение привлекло внимание Ухтомского, который попытался найти объяснение подобного явления.

Серия аналогичных опытов подтвердила мнение исследователя о том, что существует некая закономерность, объясняющая ряд законов деятельности центральной нервной системы, выделенная, описанная и названная Ухтомским доминантой.

Изучению данной проблемы, разработке учения и доминанте Алексей Алексеевич посвятил несколько лет своей научной работы. Ряд научных трудов, периодически публикуемых в научных журналах, позднее были объединены им в одну работу «О зависимости двигательных кортикальных эффектов от побочных центральных влияний» — докторскую диссертацию, которую Ухтомский блестяще защитил в 1911 г.

В 1912 г. Ухтомскому было присвоено звание приват-доцента и предоставлено право чтения лекций студентам. Ухтомский разработал и читал курс лекций по мышечной и нервной физиологии и физиологии органов чувств.

Новый 1915 г. принес перспективному ученому звание прозектора (ассистента профессора, подготавливающего анатомические препараты, опыты, иллюстрирующие его лекции) физиологической лаборатории Петроградского университета. Ухтомский помогает Введенскому в работе над его концепцией лабильности, продолжает трудиться над собственной теорией.

В 1918 г. Алексей Алексеевич Ухтомский стал штатным доцентом, а чуть позже — профессором и заместителем заведующего физиологической лабораторией. После смерти Введенского в 1924 г. он возглавил работу лаборатории, стал заведующим кафедрой физиологии Ленинградского университета, которой руководил до своей кончины.

Ухтомский продолжил разработку того нового направления в физиологической науке, фундамент которого был заложен Н.Е. Введенским. Научные работы А. Ухтомского и его учеников были посвящены физиологии нервно-мышечного аппарата и нервных центров. Он ставил перед собой задачу найти на нервно-мышечном препарате принципиальные пути для постижения общих закономерностей жизнедеятельности органов, систем органов и организма в целом.

Школа Введенского—Ухтомского, лидером которой был Алексей Алексеевич, считала, что в физиологии принципиально невозможны статические закономерности. Школа ставила своей задачей установить причины и механизмы, обусловливающие постоянно меняющееся состояние живой системы, и пришла к выводу, что вне учета роли раздражителя и истории живой системы принципиально невозможно определить закономерности течения и преобразования функций в организме.

Опираясь на материалы исследований ученых своей школы, А. А. Ухтомский сформулировал взаимоотношение живой системы и раздражителя в виде следующих положений:

1) при одном и том же раздражении содержание текущей реакции определяется историей или функциональным состоянием живой системы;

2) при одном и том же функциональном состоянии живой системы содержание ее ответной реакции определяется особенностями действующего раздражителя.

Ухтомский доказат ошибочность распространенных представлений о рефлекторной деятельности, которая якобы имеет лишь защитное значение для организма и направлена на удаление или прекращение раздражения. Он подчеркнул, что рецепторы организма животного не могли развиваться, если бы рефлекторная система только защищала их от сближения с раздражителем. На примере анализа рефлекса экстензорного толчка (разгибания конечностей) А.А. Ухтомский обосновал представление, согласно которому рефлекторная система в первую очередь дает место реакциям сближения со средой, позволяющим распознавать ее, тогда как реакции защитного и отрицательного значения выступают лишь во вторую очередь.

Окончательно учение Ухтомского о доминанте было сформулировано в 1922 г. В настоящее время оно вошло в повседневный клинический обиход. В психологии доминанта принята как физиологическая основа и предпосылка поведения.

Под доминантой Ухтомский понимал временно господствующий в центральной нервной системе рефлекс или рефлекторное поведение. Господствующий в центральной нервной системе очаг возбуждения преобразует и изменяет работу прочих рефлекторных аппаратов в целом. Так, например, если в организме в данный момент осуществляется рефлекторный акт, связанный с приемом пищи, то он перестает реагировать на те раздражители, которые в других условиях вызывали бы у него защитные рефлексы. То же самое можно сказать и в отношении защитного рефлекса, полового рефлекса и т.д., когда при осуществлении одних рефлекторных движений исключается возможность выполнения других.

Доминанта — рабочий принцип и основное правило деятельности нервной системы, которому подчиняется осуществление любой рефлекторной реакции организма. Доминанта характеризуется следующими основными чертами:

1)  в центре, становящемся доминантным, повышается возбудимость;

2)  возбуждение в этом центре отличается стойкостью: оно не может быть мимолетным во времени;

3) доминирующий центр способен стимулировать возбуждение;

4) возбуждение доминантного центра обладает инерцией; дальние волны возбуждения подбадривают установившуюся доминантную реакцию, ускоряя ее разрешение;

5) возбуждение доминантного центра сопряжено с торможением других рефлекторных механизмов, не принимающих участия в доминантной реакции.

Разрабатывая учение Введенского о физиологической лабильности, Ухтомский создал собственное учение об усвоении ритма (работа 1926 г. «Усвоение ритма в свете учения о парабиозе»). Учение об усвоении ритма используется и сегодня в физиологических исследованиях для понимания деятельности нервных клеток и отдельных структур мозга, а также при конструировании ряда автоматических устройств.

В 1927 г. были опубликованы книга Ухтомского «Физиология двигательного аппарата», развивающая оригинальную систему взглядов ученого на понимание природы утомления, а также монография «Учение о парабиозе».

С 1928 г. А.А. Ухтомский, в связи с выдвинутым им учением об усвоении ритма, предпринял глубокую разработку проблемы физиологической лабильности. Лабильность — характеристика живой ткани, выражающая способность ее воспроизвести определенное максимальное число возбуждений в единицу времени. Длительность протекания одиночного возбуждения характеризует ритм возбуждений, который способен воспроизвести тот или иной орган в единицу времени. Для классической физиологии этот ритм является постоянной и неизменной характеристикой органа, что привело к представлению о собственном ритме, различном и неизменном для разных органов.

Ухтомский установил способность органов и организма в целом перестраивать ритм своих возбуждений в соответствии с ритмом раздражений, навязываемым извне. Орган способен в широких пределах менять ритм воспроизводимых им возбуждений, удлиняя или укорачивая длительность протекания каждого возбуждения в отдельности, что дает возможность органу усваивать более высокие ритмы раздражения, присущие тому или иному органу. Им было доказано, что в процессе усвоения ритма деятельность и работоспособность органа не понижается, как этого можно было бы ожидать, а наоборот, повышается, сопровождается увеличением интенсивности обмена веществ и сокращением цикла или длительности отдельного возбуждения. Этот факт огромной принципиальной важности окончательно исключил возможность понимания процесса торможения как результата истощения деятельности организма.

Опираясь на учение об усвоении ритма и физиологической лабильности, А.А. Ухтомский незадолго до смерти поставил проблему биологического равновесия. Биологические системы, по мнению Ухтомского, характеризуются скоростями восстановления равновесия, причем они либо возвращаются к исходному состоянию равновесия, либо переходят к новому состоянию равновесия. С этой точки зрения, приспособляемость организма к среде следует рассматривать не только как способность более или менее быстрого возвращения к так называемому исходному равновесию, но и как способность создания новых видов равновесия.

Алексей Алексеевич был блестящим педагогом. Каждой лекции предшествовала тщательная подготовка. В аудитории, где читал лекцию Ухтомский, можно было увидеть не только студентов, аспирантов, но и прославленных ученых. Впервые в истории высшего образования он вел курс лекций по высшей нервной деятельности и сравнительной физиологии, принимал активное участие в организации рабочего факультета при Петроградском университете (открыт в 1919 г.) и кафедры физиологии труда (работала с 1930 г.).

Одному из учеников А.А. Ухтомского, профессору М.И. Виноградову, принадлежит следующая, достаточно меткая характеристика личности Ухтомского: «Всякий, кому приходилось встречаться с этим глубоким и своеобразным умом, выносил незабываемое впечатление громадной умственной мощи и в то же время чрезвычайной тонкости и проникновенности».

В 1931 г. Алексей Алексеевич Ухтомский был награжден Ленинской премией, в 1935 г. избран действительным членом Академии наук СССР. Умер выдающийся русский физиолог А.А. Ухтомский в 1942 г. в осажденном фашистами Ленинграде.