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，大脑细胞同细胞核和长长的分支组成，它们伸出并与其它大脑细胞的分支相连接。
——按照笛卡儿的动物精神理论，冲动可以在任何方向上在神经里面流动。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年之间，为了支持后者的思想，英国解剖学家查尔斯·贝尔和法国生理学家弗兰索瓦·马让迪各自切断了不同的动物神经，以观察哪些功能会受到影响。两人都能够显示，神经系统由感觉神经构成，电流会向里面传导，向脊椎和大脑的方向流动；神经系统还由运动神经构成，电流从里向外流动，即从大脑和脊椎向肌肉和器官方向流动。
这些发现，以及其它的一些发现与我们今天已经掌握的、有关光和色彩的物理学原理结合起来，产生了19世纪在感觉器官和感知生理学研究方面的大爆炸。这种新的心理学与贝克莱的神学幻想和休谟的怀疑主义在对思维如何感知周围世界这个问题的解决方法上完全不同。而且，尽管在一开始的时候，它还只能解释低层次的心理学过程，可是，大部分新心理学家们都希望，最终，较高层次的心理过程会以类似的方法解释清楚。德国生理学家艾米尔·杜·波瓦雷蒙1842年给一位朋友的信中说，他和一位同事已经庄严宣誓，要演示下列教条中的真理所在：
除了活跃在有机体中的一些常见的物理及化学力量之外，并不存在别的任何力量。如出现此时不能以这些力量解释的一些情形，人们必须要么通过物理和数学方式寻找具体的办法或者采取他们自己的行动方式，要么就假设存在新的力量，这种力量与物质当中天生具有的化学…物理力量同样尊严，还能根据吸引和排斥的力量还原回去。
尽管“新心理学”出现在好几个国家，可发展最快的还是在德国，按照著名的英国心理学史学家莱斯理·斯宾塞·赫恩肖的说法，在德国的大学，“科学心理学诞生了”。
他说，这算不得奇怪。直到1870年，德国是由许多小王国、公国和自治城市构成的联合体，这里已经建立了超过欧洲任何国家的大学。另外，19世纪早期进行过好多教育及社会改革之后，德国大学可以为科学家和学者们提供非常精良的实验室装备，供进行物理、化学、生理学和其它科学研究之用。
在这种氛围之中，甚至康德传统中的哲学家和心理学家们也抛弃了康德说心理学不可能成为一门实验科学的断言。其他一些人慢慢相信，甚至不可见的、高级水平上的精神功能，尽管只能通过受试者对刺激的反应观察到，也是可以通过实验很生动地调查清楚的。
可首先，我们先看看这些机械主义者——或者不如说，因为他们为数众多，我们先看看一些其作品非常重要，也能够代表这个运动的一些机械论者。
特别的神经能量：穆勒
乔安·穆勒（1801－1858）是从哲学传统中出道的，可后来半路杀出，成了第一位伟大的现代生理学家，然后又回到哲学中去，以期回答有关游离于他的生理学之外的一些问题。可是，哲学心理学的时代已然过去，他的生量学作品对心理学产生了相当大的影响，而他的哲学著作却随风而散了。
穆勒出生于科尔布伦茨的一个中产阶级家庭，极富天才，精力充沛，雄心勃勃。他生就一幅拜伦式的面孔——一头乱发，敏感的嘴巴和一双有穿透力的眼睛。21岁在柏林拿到医学学位后，他把年轻人对谢林准神秘自然哲学的狂热搁置一边，转而在生理学和解剖学方面做一些惊天动地的事情，使得波恩大学在24岁时就授予他自助教授的头衔，29岁时又授予他全日制教授职位。
穆勒二十出头时狂热地迷恋于活体解剖和动物实验，到25岁时，他已经完成了两大本视觉生理学方面的著作。可是，他已经受到狂郁病倾向的折磨了，26岁他成为教授并娶了恋爱许久的情人后不久，他患了严重的忧郁症，有5个月的时间既不能工作也无法进行研究。39岁时，其它的人在生理学研究中又冲到他前面去了，他又一次受到忧郁症的打击；47岁时，他与1848年的大革命理想政见不合，又受到第三次病魔打击；1858年57岁时，第四次打击使他以自杀结束了自己的生命。
穆勒在生理心理学方面的几乎所有的重要成就都是在他早年取得的；32岁时，他转入柏林大学，这时候，他已经无意于再干那些被他自己称作“切割快乐”的动物实验术，转而研究起动物学和比较解剖学了。他不再相信实验术可以解决生命的终极问题了，他里程牌式的著作《生理学手册》尽管满是他自己和其它人的实验发现，但里面却已经包含了许多有关灵魂的哲学讨论，而这个话题是应该在一个�