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他很难打开人的头颅以检测他的理论，而X射线当时还没有发现，可是，加尔慢慢想出了一个很方便的假想。正如那些记忆力很好的人，他们的眼睛通常都突出来一样，任何发育非常特别的区域附近的头颅也许会突出来。而且，说来奇怪，当他开始寻找证据的时候，他发现到处都是证据。这里有一段说明，可以看看他是如何找到“贪多求全器官”的：
以前，我在家里召了很多的役童和这类的仆从，他们经常彼此责难，说对方偷了某某东西。其中一些人特别厌恶偷窃，宁可饿死也不接受朋友偷来的面包或者水果，而那些偷窍者却嘲笑这种行为，并认为他们很傻。检查他们的头颅的时候，我很惊讶地发现，大部分积习已深的小偷都有很长的颅骨突起，从狡猾区几乎一直延伸到了眼睑的根上（也就是耳朵上方和前方），而这个区域很平的人都很讨厌偷窃。
加尔及其同事，即一位名叫乔安·克里斯托弗·斯伯茨海姆的年轻医生，他们一起检查了好几百位病人、朋友、犯人、精神病院病人和其它一些人的头，并给头部画了一张有27个区域的颅骨图（后来被斯伯茨海姆扩大为37个区域），每个区域都代表一个支撑它的器官或者皮质层，某种特别的功能就位于这些地方，在那些某种特征很突出的人当中，那个部位的功能就会提高。（加尔有一幅画像，画上，他双手伸开，摸着一个模型人头，手指在灵巧地摸着一些包块。）加尔和斯伯茨海姆认定了好色区（就在脑勺下方）、仁慈区（前额上方正中间）、好斗区（每只耳朵后面）、威严区（头顶前方）、愉快区（前额中间靠两边的地方）等等。
加尔在1810年和1819年间出版了一系列卷帙浩繁的著作，用以描述他的发现。斯伯茨海姆参与了前两卷的写作，但后来就忙他自己的事了。他长得很帅，有干劲而且很迷人，在欧洲和美国成了一位极成功的讲演人和颅相学的倡导者。通过加尔的的著作和自我推销，以及斯伯茨海姆的公关活动，颅相学立即火了起来，而且在几乎一个世纪的时间内长盛不衰。有一阵子，光是在英国一地就成立了29所颅相学协会和好几本颅相学会刊。在纽约市，颅相学“诊所”在百老汇一带雨后春笋般冒了出来，颅相学大师在美国各地巡回摸诊。在颅相学的巅峰时代，它成了寻常百姓的日常谈资，他们在颅相中寻找人生两难境地的答案。更令人吃惊的是，许多杰出人士和严肃的学者也都相信它：黑格尔、马克思、巴尔扎克、勃朗特姐妹、乔治·艾略特、瓦尔特·惠特曼和其他一些人都是这样的。
可是，颅相学从一开始就遭遇到了科学界的坚决反击，而且不无道理。加尔虽然收集并提供了大量证据，但都是为了符合他的理论而取的一些证据；他应该随机抽取样品，并显示这些包块与所谈及的特征之过度发育之间存在一种联系，而与正常或者其特征不那么过度发育的人头上的包块不存在这种互动关系。另一个原因是，当一个有颅骨突出现象的人没有所预测的特征时，加尔就用其它使该问题出现偏差的大脑部件的“平衡动作”这个术语来辩解。加尔有如此之多的功能可以界定，因此他能“证明”他选择的无论什么功能，当然，大部分科学家都认为他的这些证明是毫无价值的。
可是，对颅相学确切的否定是从实验室得出来的。彼埃尔·弗楼伦（1794－1867）是位非常聪明的法国生理学家，他对加尔粗制滥造的方法论极为惊骇，因而决定以实验方法来证明，某种特别的生理学功能是不是位于某处特定的大脑区域内。他是位技术高明的外科大夫，在鸟类、兔子和狗的头颅上做手术，切掉一些小的区域，然后小心地把这些动物养好，恢复它们的健康，再看看它们的行为是否因为缺少这些区域而受影响。
当然，他不能够测验像文字记忆等的人类功能，可是，他可以测试位于加尔本人说可与人脑中的那些部分相似的部件里面的功能。在这样的一些功能中，有一项就是“好色器官”，这个功能理应位于小脑（大脑最原始的部分，即头颅靠后的基座部分。）弗楼伦在一系列的手术中切除了狗脑里越来越多的小脑后，狗慢慢失去了有顺序的移动能力，直到它本想向右转的时候却转向了左边，向前走的时候却开始后退起来等等。小脑的功能，很清楚，是有目的的移动，而不是好色与否。
同理，弗楼伦发现，不断地切除动物的皮质会减少它们对感觉刺激的反应和启动行动的能力。小小的损伤不会造成特别的后果，而颅相学的理论如果是正确的话，这里却是应该产生恶果的，可是，它只是减低了动物对视觉刺激总体的反应能力和它总体的活动水平。皮质层切除得越多，动物就显得更呆滞，直到所有的反应能力和自我启动能力都没有了；一只完全去除了皮质层的小鸟不再飞翔，除非把它抛入空中。弗楼伦的结论是，感觉、判断、意愿和记忆都分布在大脑皮质层里。尽管他在大脑里面发现了大量功能——皮质和小脑的确还是各有不同用途的——各部分具体的功能也并非均匀分布于各个部分的。
加尔的伪科学理论因而就导致了大脑功能分区的实验研究。另外，他的理论尽管在所有的细节上都是错误的，可还是躲过了弗楼伦的攻击，因为后来的神经生理学家都按照弗楼伦的做法继续实验。他们辨别出了大脑的一些特别区域，认为这些区域对视觉感知、听觉感知和运动控制有控制作用。弗楼伦说记忆和思维分布在整个皮质层上是正确的，可是，有一些较低的精神活动，甚至是一些较高级的精神活动，都的确是分布在不同区域的。
较高级的功能是在大脑的某些局部执行的，最典型的例子是语言。1861年，巴黎比塞精神病院一位51岁的病人勒波涅转到了外科室，因为他的右腿出现坏疽。外科医生是一位名叫保罗·布洛克的年轻人，询问病人的病情，可是，这位病人除了喃喃地发出一个毫无意义的声音“tan”以外，什么也说不出来。他只能通过手势和“tan，tan”来交流，如果弄不清他的手势，人们除了对天大喊外一点办法也没有。布洛克终于弄清楚了，Tan是他在医院的名字，他于21年前来到这家精神病院，当时，他已经失去了语言能力。他在智力上仍然是正常的，可是，几年之后，他的右腿和右臂就开始瘫痪了。
Tan进入手术室的6天后去世了。布洛克进行尸检，发现大脑左侧中间偏前一块鸡蛋大小的区域已经受损，受损部位的中心几乎没有任何组织了，在它的边缘上，一些剩余组织已经萎缩。根据勒波涅的病历，布洛克下结论说，操作最早发生在现在称作中心的地方，当这个创伤范围还不大的时候，它就已经完全破坏了勒波涅的语言能力；只到后来，它才扩散起来，直至造成瘫痪。很明显，大脑左半球这个很小的前瑞环状区就是语言的基座。自此以后，这个区域就叫做布洛克区了。
约十余年后，一位德国医生名卡尔·维尼克的，他以类似的方式发现，有些讲话非常流畅，但使用一些很怪的字眼，而且不理解人们对他所说的话的病人，他们在布洛克区后面几英尺远的左半球另一小区内有损伤。事情很快就清楚了，布洛克区主管语法（语言的结构），而第二个现称为维尼克区的区域主管语义（词语的意义）。这两个区域在正常语言交流中都是必需的；布洛克的损伤会损害把词语说出来的能力，但不影响理解，维尼克区的损伤会使病人能够流畅地说话，但都是一些无意义的话，而且对语言的理解也成问题。
再以后，两位德国生理学家，即居士塔夫·弗里奇和埃杜阿·希基格认出了皮质层的一个特别区域：即运动控制点，它是从左中脑伸向右中脑上面的一个长条形组织。其他一些调查者分别查出了负责视觉、触觉和听力的区域。到该世纪末，弗楼伦认为不存在功能的分区化的看法证明是错误的，而加尔的观点却相当正确，不过在细节上是完全错误的。可是，在20世纪，进一步的研究将显示，两种理论都是正确的。许多功能位于人脑某些特定的区域，可是，学习、智力、记忆、推理、决策和其它一些高级精神活动都发生在大脑前叶上。
弗楼伦本人曾总结了每种科学追求真理的反复否定过程：“La science n’est pas elle devient．”（科学不是原来就有的，它是慢慢变成的。）
心理学之所以慢慢变成如今这个样子，有一部分是因为加尔。他所发现的大脑的结构经受住了时间的考验，他的颅相学荒唐理论导致了大脑功能分区化中的实验研究，他对皮质层作为智力基础的强调，都使心理学迈出了更大的进步，远远超出了形而上学，也比以前任何时候更接近实验科学了。人们应该记住他，而不光是想他曾经斗胆闯入了假科学。
机械论者
用生理学的方法解释心理现象，这是一场新的、更大范围的运动，给大脑绘图分区只是这个运动中的一部分。德谟克利特，必定还有其它一些人，都曾冒险提出过一些猜测，认为有一些生理现象支持着感觉和思想，可是，好几百年以来，大部分生理－心理学家都曾用可见的高级思维过程，比如联想、理智和意愿论述过精神现象。他们一点也不知道有关神经系统和大脑的生理学，因而忽视了这些过程是否由生理现象构成这个问题。
可是，如我们所见的，随着物理学和化学在17世纪的出现，一些大胆的原型心理学家们开始提出一些对精神过程的机械解释。他们缺乏实际的观察数据，因而只能推想空洞的神经里流动着“动物精神”（笛卡儿），这些神经里面流动着原子（霍布斯），神经与“震子”一起震动（哈特利）。一位法国哲学家朱利安·德拉·梅特西甚至还有一本专著，书名就叫做《作为机器的人》（1748）。
可是，在18世纪和19世纪早期，生理学家在神经系统方面有了好几项发现，这引导他们以可以在神经中实际观察到的物理和化学现象，来解释一些低层次的心理学过程，如感觉、反射和有意志控制的运动。使这种新的生理心理学成为可能的一些发现计有：
——1730年左右，英国植物学家和化学家斯蒂芬·黑尔斯砍掉了一只青蛙的头，然后捏青蛙；青蛙腿弹了几下。他把青蛙的脊椎砍断，这次，青蛙腿不动弹了。黑尔斯因此确立了反射与有意识行动之间的差别，并且把反射的中心确定在脊椎而不是大脑上。
——1791年，意大利生理学家鲁伊格·伽伐尼用一只铜钩钩住青蛙的腿，使一部分脊椎仍然挂在上面；当他用雷登蓄电池向里面放电时，青蛙腿踢了几下。伽伐尼作出结论说，在肌肉和大脑里面生成的“动物电流”是通过神经传导的，而且负责运动。
——直到19世纪早期，生理学家们才提出，神经系统就像一张连续不断的网络。可是，在这个世纪的早些年，当植物组织由细胞构成这个观点已经确立后，德国生理学家西奥多·施万把这个想法推进了一步。他说，动物组织也是由细胞构成的。他区分出了一种神经细胞，很快，其它一些人也演示，大脑细胞同细胞核