尽管如此，他仍然是一流的大脑解剖学家。通过解剖，他第一次向人们展示：大脑的两个半球是由一些乳白色的物质所组成的茎（连合纤维）连接起来的；脊髓纤维在与下脑连接时是交叉进行的（结果将使身体一侧的感觉到达另一侧的脑部）；一个物种所具有的皮层——大脑表层的灰质——越多，其智力水平也越高。
加尔所做的一切是对神经科学的巨大贡献，到今天仍是如此。然而，这些发现使教会的权威人士和弗朗西斯一世大为不快，因为新理论将高级心理过程归结为发达的大脑，而没有归结为非物质的灵魂或意识。1802年，皇帝禁止加尔进行进一步的讲演，理由是，这些讲演将导致物质主义、不道德和无神论。他几度请求皇帝取消禁令，但始终没有得到响应。因此，他于1807年放弃维也纳，来到巴黎。在这里，他的思想显然也没有得到拿破仑的支持，更没有受到法国学院派的回应，但他仍然固执己见，终生不渝。
加尔对大脑结构及其与智力的关系等知识所做出的贡献，本应使其在心理学的历史上占据令人尊敬的一席之位，但他的“颅相学”理论所取得的声誉远远超过了他对心理学的贡献，因而后世通常在评判他时，总是将他与这个理论相提并论。
当加尔第一次意识到人类智力超过动物智力的原因是人类的大脑皮层发育得更完全时，他突然想到，人类在智力和性格方面的差异，也极有可能是人与人之间皮层发育的不同所致。如果是这样，就可以解释侵扰他多年的困惑。从小学到大学，有一个问题总是让他感到非常苦恼。他发现，一些同学虽然没有他聪明，但却得到更好的成绩，因为他们更善于记忆——而且，令人感到神秘的是，他们都长着很大的头颅，眼睛鼓出。加尔猜想，这一定意味着，眼睛后面的皮层区可能就是大脑的记忆区，记忆力旺盛者，一定是该区域的发育非常特别，甚至逼使眼睛外突。
果真如此的话，是否就意味着所有的高级才能都位于大脑皮层的某个特定区域或“器官”呢？比如说，为什么不可以存在某个专门生成“好战”或“仁慈”等的器官呢？加尔记起苏格兰联想主义者托马斯·雷德所提出的几十个“心理功能”，也许每一种功能都位于某个特定的皮层区，大凡具有某种超常功能者，极有可能是其大脑在这一区域发育特别。
他无法打开人的头颅以检测这一理论正确与否，能够做到这一点的人造x射线在当时还没有问世。但加尔还是慢慢推出一个简便的假想。正如善记忆者眼球外突一样，任何发育特别者，其相应区域的颅骨肯定也会外突。而且，说来奇怪，在他开始寻找证据时，他发现证据到处都是。下面一文字可告诉我们他是如何发现“贪取型器官”的：
以前，我在家里使用很多役童和仆从，他们经常彼此责难，说对方偷窃某某东西。其中一些人特副厌恶偷窃，宁可饿死也不接受他人偷来的面包或水果，而那些偷窃者却嘲笑这种行为，认为他们很傻。检查其头顿时，我惊讶地发现，大部分积习已久的小偷颅骨突起，从狡猾区几乎一直延伸至眼脸根部（也即耳朵上方和前面），而这个区域平坦者往往讨厌偷窃。
加尔及其同事，一位名叫乔安·克里斯托弗·斯伯茨海姆（Johann Chiristoph Spurzheim）的年轻医生，一起检查了几百位病人、朋友、犯人、精神病院的患者和其他人的头颅，并画出一张标有27个功能区域的颅骨图（后经斯伯茨海姆扩大为37个区域），每个区域代表一个支撑该功能的器官或皮层，凡颅骨部位突出者，其相应部位的功能就高于常人。（加尔画有一幅图像，画面上，他双手伸开，抚摸着一个模型人头，手指灵巧地摸着一些包块。）经加尔和斯伯茨海姆认定的区域主要有好色区（脑勺下方）、仁慈区（前额上方正中间）、好斗区（耳后）、威严区（头顶前部）、愉快区（前额中间靠两边处）等。
加尔在1810年和1819年间，出版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，但后来就忙于自己的事了，他长得很帅，有干劲且很迷人，在欧洲和美国成为一位非常成功的讲演者和颅相学倡导者。通过加尔的著作和自我推销，以及斯伯茨海姆的公关活动，颅相学红火起来，而且在几乎一个世纪的时间内长盛不衰。有一阵子，仅在英国一地即成立29个颅相学协会，出版数本颅相学会刊。在纽约市，颅相学“诊所”在百老汇一带如雨后春笋般冒出，颅相学大师在美国各地巡回摸诊。在颅相学的巅蜂时代，它甚至成为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学者也相信它，他们中包括黑格尔、马克思、巴尔扎克、勃朗特姐妹、乔治·艾略特、瓦尔特·惠特曼等。
可是，颅相学从一开始就遭到科学界的坚决反击，而且反击得不无道理。加尔虽然收集并提供了大量证据，但它们几乎无一例外的都是符合其理论的证据。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某种联系，而与特征之正常或不正常之发育不存在这种关系。另一方面在于，当颅骨突出者没有所预测的特征（如好斗）时，加尔就用其他导致该问题的大脑部件的“平衡”这一术语进行辩解。加尔界定了如此之多的功能，当然可以“证明”其所选择的任何一种功能。当然，大部分科学家认为，他的这些证明毫无价值。
对颅相学的确切否定则来自实验室。彼埃尔·弗楼伦（Pierre Flourens，1794～1867）是一位非常聪明的法国生理学家。他对加尔粗制滥造的方法极为惊骇，因而决定以实验证明是否某种特别的生理功能就位于某个特定的大脑区域之内。他是位技术高明的外科大夫，给鸟、兔和狗的头颅做过许多手术，甚至切掉一些区域，然后使它们恢复健康，并观察它们的行为是否因为缺少这些区域而受影响。
当然，他不能够检测如记忆等的人类功能，但他可以测试加尔本人所界定的与人脑的特定部位相关联的其他功能，如“好色”。照加尔的说法，该功能位于小脑（大脑最原始部分，即头颅靠后的基座部）。弗楼伦在一系列的手术中切除狗脑里越来越多的小脑之后，狗却慢慢地失去其规律地移动能力，其结果是，它本想向右转时，却转向左边，向前走时，却开始后退。此试验证明，小脑的功能是使运动协调，与好色并无关系。
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。小小的损伤并不造成严重后果，只是减低其对视觉刺激的总体反应能力和总体活动水平。而根据颅相学的理论，却是应该产生恶果的。大脑皮层切除得越多，动物则越显得呆滞，直至所有的反应能力和自我启动能力全部丧失；一只完全去除皮层的小鸟不再飞翔，除非把它抛入空中。弗楼伦的结论是，感知、判断、意志和记忆，全部分布在大脑的皮层里。尽管他发现了大脑的粗略的功能定位——皮质和小脑的确各有不同用途——但每一部分的具体功能并非均匀地分布于所在区域。
就这样，加尔的伪科学理论导致了对大脑功能定位的第一项实验研究。另外，他的理论尽管在所有的细节上是错误的，但还是躲过了弗楼伦的攻击，因为后来的神经生理学家仍然按照弗楼伦的方法继续实验。他们辨别出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具有控制作用。弗楼伦认为记忆和思维分布在整个皮层是正确的，可一些较低的心理过程，甚至一些高级的心理过程，也的确固定在不同的区域之内。
较高级的功能在大脑的某些局部得到执行，最典型的例子是语言。1861年，巴黎比塞精神病院一位51岁的病人勒波涅被转到外科室，因为他的右腿出现坏疽。外科医生是一位名叫保罗·布洛卡的年轻人。他询问病情，可这位病人只是喃喃地发出一个毫无意义的声音“坦（tan）”，他只能通过手势和“坦、坦”进行交流。如果弄不清楚他的手势，他就会非常生气。布洛卡终于弄清楚了，“坦”是他在医院的名字。他于21年前来到这家精神病院时，已经失去语言能力。但他在智力上仍是正常的，只是几年之后，他的右腿和右臂开始瘫痪。
坦转入外科后的第6天离开人世。布洛卡尸检时发现，他的大脑左侧中间偏前的地方，一块鸡蛋大小的区域严重受损，受损部位的中心几乎没有任何组织，而在它的边缘，一些剩余组织也已萎缩。根据勒波涅的病历，布洛卡下结论说，损伤最早发生在这个中心区域，当时它已完全破坏了勒波涅的语言能力；后来，随着创伤的扩散，开始导致他的瘫痪。显然，大脑左半球这一较小的前额叶区，应该是语言的基座。自此以后，这个区域就叫做布洛卡区。
十余年后，一位名叫卡尔·威尔尼克的德国医生以类似的方式发现，有些病人讲话流畅，但总爱使用一些很怪的字眼，而且不理解人们对他所说的话。这些人的损伤发生在布洛卡区后面几英寸远的左半球内。真相很快大白于天下，布洛卡区主管的是语法（语言的结构），而第二区，也即现称为威尔尼克区的区域，则主管语义（词语的意义）。这两个区域在正常的语言交流中都是必需的；布洛卡的损伤将使说话能力受损，但不影响理解，威尔尼克区的损伤则使病人能够说话，但说出的话往往毫无意义，而且不能正确地理解语言。
此后，两位德国生理学家，居士塔夫·弗里奇和埃杜阿·希基格，辨认出大脑皮层的一个特别区域：即运动控制点，位于左中脑伸向右中脑上面的一个长条形组织。其他调查者也分别查出负责视觉、触觉和听觉的区域。到该世纪末，弗楼伦认为不存在功能定位的看法证明是错误的，加尔的观点则相当正确，不过在细节上是完全错误的。但到20世纪之后，进一步的研究显示，两种理论都是正确的。许多功能位于人脑某些特定的区域，可学习、智力、记忆、推理、决策和其他一些高级心理活动，则发生在大脑的前额叶。
弗楼伦本人总结出每种科学追求真理的反复否定过程：“La science n"est pas，elle devient．”（科学不是原本就有的，它是慢慢变成的。）
心理学之所以慢慢变成如今这个样子，部分是因为加尔。他所发现的大脑结构经受住了时间的考验，他的颅相学的荒唐理论导致了人类对大脑功能定位的实验研究，他对皮层作为智力基础的强调，也使心理学迈出了更大的一步，其功劳远超过形而上学，也比以前任何时候更接近于实验科学。人们应该记住他，不要总对他曾涉足伪科学而抱有成见。
§§§第三节机械论者
给大脑绘分区图只是用生理学的方法解释心理学现象这场崭新的、大规模的运动中的一个部分。德谟克利特及部分先哲都曾提出过一些猜测，认为有一些生理现象可以支持感觉和思想。然而，多少个世纪以来，大部分哲学一心理学家只是用可见的高级思维过程，比如联想、理智和意志等来论述心理现象。他们不知道有关神经系统和大脑的生理学，因而对这些过程是否是由生理现象构成的这一问题有所忽视。
然而，一切如我们所见，随着物理学和化学在17世纪的出现，一些大胆的原始心理学家开始提出一些对心理过程进行机制方面的解释。他们缺乏实际的观察资料，因而只能推想空洞的神经里流动着“活力”（笛卡儿），神经里流动着原子（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·梅特西甚至还出过一本专著，书名叫做《作为机器的人》（Man a Machine，1748）。
在18世纪和19世纪早期，生理学家在神经系统方面的几项重大发现，使他们得以利用实际观察到的物理和化学现象，来解释一些低层次的心理过程，如感觉、反射和有随意运动等。这些发现计有：
——730年左右，英国植物学家和化学家斯蒂芬·黑尔斯（Stephen Hales）砍掉一只膏蛙的头，然后挤捏青蛙；青蛙的腿动弹几下。接着，他砍断青蛙的脊椎，青蛙的腿便不再动弹。黑尔斯因此确立了反射与随意运动之间的差别，并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（Luigi Galvani）用一只铜钩钩住青蛙的腿，使一部分脊椎与之仍然相连；当他用雷登蓄电池向里面放电时，青蛙的腿踢腾几下。伽伐尼做出结论说，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。然而，在这个世纪的早些年里，当植物组织由细胞构成这个观点得到确立之后，德国生理学家西奥多·施万（Theodor Schwann）把这个观点推进一步，说道，动物组织也是由细胞构成的。他区分出一种神经细胞，很快。其他一些人也演示出，大脑细胞由细胞核和长长的分支组成，它们伸出。并与其他大脑细胞的分支相连接。
——按照笛卡几的活力理论，冲动可以以任何方向在神经里面流动。而按照神经活动的电流模式，电流却只能顺着一个方向流动。1811年到1822年间，为支持后者的思想，英国解剖学家查尔斯·贝尔（Charles Bell）和法国生理学家弗兰索瓦·马让迪（Francois Magendie）各自切断不同的动物神经，以观察哪些功能会受到影响。两人的试验都显示出，神经系统分感觉神经和运动神经两种。在感觉神经中，电流在里面起传导作用，电流由外向里流动，流动方向是朝着脊椎和大脑；在运动神经中，电流由里向外流动，自大脑和脊椎流向肌肉和器官。
所有这些发现，加上我们已经掌握的有关光和色彩的物理学原理，产生出19世纪在感觉器官和感知生理学研究方面的大爆炸。在对心理如何感知周围世界这一问题上，新产生的心理学与贝克莱的神学幻想和休谟的怀疑主义完全不同。尽管在一开始，它还只能解释一些低层次的心理过程，然而，大部分新心理学的学者们希望，较高层次的心理过程在最终也将以类似的方法得到解释。德国生理学家艾米尔·杜·波瓦雷蒙于1842年写给一位朋友说，他和一位同事已庄严宣誓，一定要演示下面教条的真理所在：
