Direkt betrachten lässt sich weder der Aufbau noch die Arbeitsweise des Gehirns. So sind Forscher auch nur allmählich und mit Hilfe aufwändiger Techniken in die Terra incognita im Kopf vorgedrungen. Die Geschichte der Neurowissenschaften war dabei von jeher eine Geschichte der technischen Möglichkeiten: Denn wie gut sich neuronale Verknüpfun­gen und Prozesse abbilden lassen, hängt immer auch von den Methoden ab, die hierfür zur Verfügung stehen.

Schon in der Antike vermuteten Gelehrte wie Galenos von Pergamon (zirka 129-199), dass dem Gehirn eine besondere Rolle für das Leben des Menschen zukommt. Doch erst der englische Arzt Thomas Willis (1621-1675) verband in seinem Werk "Cerebri Anatome" von 1664 einzelne Hirnbereiche mit verschiedenen geistigen Funktionen. Willis glaubte, dass der Kortex (die stark gefaltete, äußere "Rinde" des Großhirns) Gedächtnis und Willenskraft kontrolliere; niedere, automatische Reaktionen schrieb er dagegen dem Kleinhirn zu.

Willis' Beschreibungen basierten einerseits auf detaillierten anatomischen Studien von Vorläufern wie dem Italiener Leonardo da Vinci (1452-1519) oder dem Flamen Andreas Vesalius (1514-1564). Andererseits nahm er die Idee eines "mechanischen Nervensystems" auf, die etwa der Philosoph René Descartes (1596-1650) formuliert hatte. Demnach lasse sich das menschliche Seelenleben als Resultat von Vorgängen erklären, die zwar der "göttlichen Inspiration" bedürfen, aber auf festen Gesetzen gründen. Der Fortschrittsglaube der Neuzeit ließ das Denkorgan als deterministisch arbeitenden Apparat erscheinen.

Allerdings sollte es noch lange dauern, bis den unterschiedlichen Arealen des Kortex verschiedene Funktionen zugesprochen wurden ...