В краткой истории открытия зрительной коры профессор Митчелл Гликштейн выделяет ряд врачей, которые занимались различными аспектами того, как мозг обрабатывает зрение. В восемнадцатом веке Франческо Дженнари, студент-медик из Пармы (Италия), поместив мозг на лед и препарировав его, «положил начало изучению церебральной архитектоники: региональных различий в кортикальных структурах головного мозга». Шотландский невролог Дэвид Ферье, ища часть мозга, отвечающую за зрение, случайно обнаружил визуально управляемое движение, или моторную функцию. С появлением русских винтовок с пулями, не разбивавшими черепа солдат, японский врач Тацудзи Иноуэ смог зафиксировать точки входа и выхода пуль и вычислить места повреждения зрения в мозге двадцати девяти солдат, раненных в русско-японской войне 1904–1905 гг. Примерно в то же время британские неврологи придумали еще более доступную схему работы с ранеными английскими солдатами. Две части мозга, наиболее тесно связанные с речью, названы в честь двух неврологов девятнадцатого века, которые выяснили, что разные части мозга играют свои уникальные роли. Французский хирург Поль Брока определил языковой центр в мозге после работы с пациентом, потерявшим речь (афазия). Вскрытие показало наличие поражения в левой лобной части головного мозга, что было подтверждено и последующими вскрытиями. Человек с травмой зоны Брока часто способен полностью понимать речь, но не может говорить. Под влиянием работ Брока польский нейрохирург Карл Вернике обнаружил аналогичную картину поражений, только на этот раз в задней части височной доли. Зона Брока стала ассоциироваться с производством речи, способностью образовывать слова. Она также отвечает за наше понимание невербальных сигналов, таких как жесты, мимика и язык тела. Эта часть мозга находится рядом с моторной корой, позволяющей мозгу управлять ртом. Центр Вернике является локусом понимания речи и близок к слуховой коре. У человека с поврежденным центром Вернике мысли часто путаются, но он способен говорить, хотя и полную бессмыслицу. Эти области связаны большим ассоциативным пучком, не содержащим информации, но объединяющим и речь, и понимание в мышление. Человеческий пучок больше, чем у любого животного, что объясняет сложность нашей речи и искушенность общения.

В то же время эксперименты с использованием высокоинвазивных процедур, включая подключение электродов к различным частям мозга человека или животного, были направлены на то, чтобы показать, как именно функционирует мозг. В одном эксперименте стимуляция одной стороны мозга вызывала движение противоположной стороны тела. Два немецких физиолога, Густав Фрич и Эдуард Хитциг, лечили солдат с травмами головы и выясняли, какая часть мозга способствует произвольным движениям тела, воздействуя электростимуляцией на их затылки. Затем они повторили этот эксперимент с собакой. Дэвид Феррье, тот самый невролог, который открыл моторную функцию, удалял префронтальные доли обезьян и обнаружил, что их двигательные навыки при этом не повреждались, но личностные свойства серьезно изменялись. (Он также станет первым ученым, которого будут судить по Закону 1876 года о жестоком обращении с животными.)

Оливер Сакс отмечал, что большинство исследований мозга исходят из недостатка способностей. Пациент с определенным дефицитом дает ученым возможность найти причину и, обнаружив ее, узнать о работе мозга. В самом известном раннем случае железнодорожный рабочий по имени Финеас Гейдж получил травму головного мозга после того, как железный прут вошел в его голову над скулой и вышел из верхней части черепа. Он чудом выжил и был способен видеть, ходить и говорить, но его личность претерпела существенные изменения, он постоянно извергал ругательства и пренебрегал правилами приличия. Возможно, этот случай впервые приподнял завесу над тайной функцией префронтальной коры. В 2012 году, более 170 лет спустя, исследователи из Лаборатории нейровизуализации Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, используя комбинацию высокотехнологичной аппаратуры и 110 изображений виртуального черепа Гейджа, предприняли новую попытку объяснить утрату исполнительных и эмоциональных функций и то, как это проливает свет на последствия черепно-мозговой травмы и дегенеративных состояний, таких как деменция.