Профессор практической медицины англичанин Томас Лейкок (1812-1876) вводит понятие «бессознательной церебрации», т.е. неосознаваемой психической деятельности головного мозга. Лейкок экспериментально доказывает, что головной мозг, также как и спинной, функционирует по принципу рефлекса.

 Центрами рефлекса признаются ганглии (нервные узлы) спинного и головного мозга. Вывод: рефлекторная деятельность имеет многоуровневый характер.

В свою очередь английский врач и физиолог В. Карпентер (1813-1885) доказывает наличие в деятельности головного мозга такого бессознательного механизма, как идеомоторный акт, т.е. изменения, происходящего в организме и поведении человека под воздействием той или иной идеи, образа. Карпентер назвал свое учение «психологической физиологией» и заложил основы современного психосоматического подхода в психотерапии.

Австрийский врач и анатом Ф. Галль (1758-1828) доказал, что в психической деятельности человека основную роль играют не желудочки головного мозга, а извилины коры больших полушарий. Им впервые было выделено серое вещество, которое составляет кору и подкорковые образования. Галль попытался определить в коре головного мозга локализацию 37 способностей человека и выдвинул теорию, согласно которой способности человека можно определить по форме черепа (эта теория получила название френология). Концепция Галля, несмотря на ее некоторую спекулятивность, была попыткой дифференцировать структуру головного мозга.

Французский физиолог Пьер Флуранс (1794- 1867) доказал в опытах на птицах, что через некоторое время после повреждения отдельных участков мозга функции утерянных клеток восстанавливаются. Эти опыты показали пластичность мозговой организации, доказали взаимозамещаемость его функций.
Флуранс был основателем экспериментальной физиологии мозга. Однако из своих опытов он сделал ложный вывод о том, что мозг есть однородная масса, подобная печени.
Использование при проведении исследований таких методов как: экстирпация (разрушение определенных участков мозга), непосредственное раздражение коры, наблюдение за больными с локальными повреждениями мозга, позволили сделать следующие открытия:

• французский врач Буйо установил зависимость моторной функции речи от передних отделов мозга;
• французский анатом Брок открыл центр, обеспечивающий понимание моторных образов слов;
• немецкий психиатр Вернике открыл центр понимания сенсорных образов слов;
• Фритч и Гитциг открыли двигательные центры в коре;
• киевский анатом Бец осуществил морфологическое описание коры головного мозга;
• Мунк открыл связи затылочной области коры мозга с функцией зрения, височной области — с функцией слуха;
• Гитциг и Ферьер выявили связь передних областей головного мозга с вниманием и интеллектуальными функциями.

Эти исследования свидетельствовали о высокой дифференцированности строения головного мозга. Однако исследования немецкого физиолога Ф. Гольца (1834-1902) показали, что удаление некоторых участков мозга (опыты проводились на собаках) приводит к нарушению всего поведения.

В 60-е годы XIX века английский невролог X. Джексон сформулировал новый, многоуровневый подход к пониманию локализации психических функций: всякая психическая функция представлена в мозгу на разных уровнях (например, двигательная функция представлена так: низший уровень — спинной мозг и варолиев мост; средний уровень — моторная область коры головного мозга; высший уровень — префронтальная область). Джексон показал, что в основе сложного человеческого поведения лежат интегративные связи различных уровней мозга.
К этим открытиям необходимо добавить открытие И.М. Сеченовым (1829-1905) тормозных центров в области таламуса, задерживающих двигательную активность.

Таким образом, открытия в области физиологии и анатомии мозга способствовали формированию естественно-научных основ понимания психической деятельности человека и животных.