对大脑内部和最外层可见部分的精细研究，一直以来相对滞后。为何这些部分研究会在长达几个世纪的时间里遭到忽视呢？有人认为，从古典时期到至少16世纪，人们的注意力都集中在脑组织的明显空隙上。约4世纪末，拜占庭的波塞多纽（Posidonius）是最早认为脑具有精神能力的人之一。几十年后，拜占庭医生埃提乌斯（Aetius of Amida/ Aezio di Amida）证实了这一点。他说，资料显示：如果大脑前部产生病变，只会影响想象力；而如果正中脑室受损，人就会失去理性；如果大脑后部受到影响，上述两种能力都会丢失，包括记忆的能力[41]。埃梅萨（现叙利亚）主教内梅西奥（Nemesio），曾在4世纪下半叶写过一篇论述人类本质的论文，他认为灵魂是“无形性实体”（asomatos ousia），不属于物质，但它与身体紧密相连，如同光与空气的结合。因此，灵魂不能被定位。尽管灵魂的某些功能会在产生“灵气”的脑室或是其他不同的脑室里实现[42]。
此后不久，希波的奥古斯丁（Agostino d'Ippona）就证实了内梅西奥论断的正确性。医学文献中提到他列出了三种脑室：第一种位于面部附近，是感觉器官的发源地；第二种位于脑后，靠近大脑底部，拥有运动功能；第三种则在另外两种之间，拥有记忆功能。当这三个区域受到疾病影响时，它们就会有病理性的表征。奥古斯丁敏锐地指出，灵魂仿佛有自主意识，并不服从于脑的这些部分：灵魂指导脑，并通过脑的各个部分满足身体和生命的需要。［《创世记字解：十二部》（De Genesi ad litteram libri duodecim），第7章，第18.24节］。而对于记忆功能的论述，在其作品《忏悔录》（第10章，15—16页；第11章，27—28页）中得到了扩展。他认为记忆是一个巨大的主观内部空间，容量无法估计，有一种神秘的力量，所以不可能仅仅依赖一个小小的器官。
公元641年，拜占庭的亚历山大城落入阿拉伯人之手，其经济和文化财富也随之被一起吞并，这一事件却促进了希腊科学和希腊文化的传播发展。从更广阔的视野来看，领土的急速扩张将伊斯兰教从西班牙扩展到了印度的边界，这种新兴起的文明，将以前的知识体系传播到了各地，同时也在原有知识体系的基础上有所发展。自8世纪起，阿巴斯王朝，一个致力于促进和保护艺术、文学和科学的哈里发王朝，统治了巴格达。而出生在黎巴嫩的、具有希腊和拜占庭文化背景的科斯塔·本·卢卡（Costa ben Luca）在巴格达非常活跃，后来，他将许多天文、数学和医学文献翻译成了阿拉伯语。
除此之外，科斯塔·本·卢卡还著有一部分析精神和灵魂区别的作品，该作品在12世纪被译为拉丁语。他认为非物质（灵魂）具有第二性，产生于心脏的某种灵敏的实体（精神）则具有第一性，它通过静脉传播，使身体充满活力，负责调控脉动和呼吸，并在离开身体时灭亡。同样，大脑和神经中流淌着具有感觉和运动功能的精神，它通过一种蠕虫状的瓣膜从前脑室流向后脑室。当某些事物被记忆唤醒时，瓣膜就像阀门一样打开，让精神通过；瓣膜打开的速度因人而异，因此，每个人的记忆能力也会有所差异。身体越完美，精神越强大，思想也越伟大。科斯塔·本·卢卡的这一思想，成了当时认为儿童、妇女或埃塞俄比亚人（即经常受极端气候影响的人）智力相对较弱的说法的理论依据[43]。
经历了曲折的发展过程，在与阿拉伯科学进行交流后，一个完整的诠释、图像体系逐渐形成，这一体系将主导中世纪的拉丁文化，并在文艺复兴时期达到顶峰。在大多数情况下，这一体系倾向于认为感觉器官（即感觉信息的感受器及其协调者）位于前脑室中；位于中间的脑室里有“理性”与“思考”，感觉信息在此被“分解”；最后，后脑室负责进行信息收集和保存，执行记忆功能。然而，由于时期的不同、作者的不同，对该模式的阐释也在发生变化。有时，程序会变得更加复杂，甚至大脑各部分能力的数量也会有所增加。解剖顺序的选择，也是为了给某些结论提供理论支持：前脑室柔软而潮湿，因此适合融合感觉；中间脑室比较温暖，能够分离纯净物与杂质；后脑室凉爽而干燥，是理想的储存室。
13世纪，阿尔伯特·马格努斯（Alberto Magno）受科斯塔·本·卢克和阿维森纳（Avicenna）启发，制定了一个描述脑室的图像，该图像涉及五种内部感官，分别与五种外部感官相对称[44]。这一时期，亚里士多德的作品及其心脏中心论，一起传到了欧洲。当时，但丁认为：大脑是接收印象的容器；灵魂则与心脏和血液相联系，是生命的根本和精神的来源，精神通过动脉传播，满足身体的需求。一方面来说，灵魂是感情和**的所在地；另一方面，感觉仍然受理性精神支配，感觉器官通过精神与大脑相连。哲学家和医生之间就亚里士多德和盖伦的学说展开了辩论，而此前阿拉伯人在这一分歧上也有过类似争论。解决这一问题的方法是引入一种新的概念：根据这一概念，心脏占有中心地位，负责管理大脑，而大脑则掌管与神经系统有关的所有活动。
图1.4：载于格雷戈尔·赖施（Gregor Reisch），《玛格丽塔哲学书》（Maraarita philosophica），弗莱堡，1503年。
因此，从古典时代晚期到16世纪这一千多年的时间里，“气”与脑室的诠释体系，仍然是诸多解释里唯一能够让人信服的。而从中世纪末开始，由于需要直观地表现这些假设的过程，相关图像学应运而生。这一图像学得到了广泛传播，约有几十个相关样本散见于众多手稿和印刷品中（图1.4）。在达·芬奇的解剖学研究中，可以看到上述理论体系生命的“尾声”。
达·芬奇熟读盖伦的《论身体各部器官功能》，并将其视为分析方法和描述方法的模型之一。温莎城堡保存了一些1489年的达·芬奇的文件，它们看似是对头骨进行的实证研究，其实是在尝试从几何学的角度确定感官所在之处。这些研究的结论认为，感官存在于球形的颅骨的球心位置（图1.5）。同一时期的另一幅图展示了脑室的侧面和上部的构造（图1.6）。大概在1504年至1507年间，为了展示牛脑中脑室的排列和形状，达·芬奇在牛脑中注射了熔化的蜡，制作了仿真模型。很有意思的是，这张纸上还有一幅非常模糊的脑皮层草图。在达·芬奇大量作品中，这幅图特别值得一提（图1.7）。[45]
解剖的解禁，已有一段时间。早在1316年，博洛尼亚的教授蒙迪诺·德·柳齐（Mondino de’ Liuzzi）就报告了两例妇女的尸体解剖结果。他的解剖教科书以手稿的形式在欧洲传播，随后作为讲解解剖技术的教学指南制成印刷品。这一时期，还是有人在质疑解剖尸体的合法性；而解剖材料仍然非常稀缺，受到了严格管制。如果说在15世纪中叶，解剖还可能引起各种问题，那么一个多世纪后，解剖逐渐开始变得不可或缺，几乎成为一种“奇观”，有的解剖甚至在剧场中公开进行。这种做法使得16世纪变成了解剖学的“革命”世纪，解剖学开始在欧洲的一些大学中心逐步推广[46]。解剖学学科的诞生，促使人们开始尝试画出真实的人体及各种人体部位，尽管医生和艺术家的合作进展相当缓慢。直到“王室御用画家、建筑师和机械师”达·芬奇在克鲁城堡去世的前一年，第一幅解剖插图才被印刷出来——它由汉斯·韦特林（Hans W?chtlin）雕刻，在斯特拉斯堡出版，并于1518年由洛伦兹·弗莱森（Lorenz Phryesen）在《阿兹尼之镜》（Spiegel der Artzny）上发表。图片以阿尔布雷特·丢勒（Albrecht Dürer）式的现实主义手法，以解剖的视角展现了一个被绞死者的尸体。他的头部受到解剖，并以六层图像展示，大脑皮层在他未被覆盖的头骨中非常明显（图1.8）。[47]
图1.5：达·芬奇对头骨的研究，藏于温莎皇家图书馆。
图1.6：达·芬奇手稿，大脑侧视图及顶视图，藏于温莎皇家图书馆。
图1.7：达·芬奇描绘的脑室，藏于温莎皇家图书馆。
图1.8：洛伦兹·弗莱森（Lorenz Phryesen）的《解剖展示》，载于《阿兹尼之镜》，斯特拉斯堡，1518年。
此外，16世纪上半叶一种分析大脑的技术被开发，巴黎的雅克·西尔维斯（Jacobus Sylvius）也采用了这种技术。1533年至1536年，在巴黎学习的弗兰芒人安德烈·维萨里（Andreas van Wesel）也学习了这种技术，据说他还绘制了一些断头的图像。维萨里后来指责西尔维斯（Sylvius）的其他学生对其进行模仿和印刷。事实上，1537年在马尔堡出版的《人头解剖学》（Anatomia capitis humani）的解剖图版与几年后约翰内斯·德莱恩德（Johannes Dryander）在斯特拉斯堡出版的《人体各部分描述》（Omnium humani corporis partium descriptio）中的图版十分相似（图1.9）。无论是否抄袭，在16世纪三四十年代，解剖学家对人体头部解剖一直有着极大兴趣，根据查尔斯·辛格（Charles Singer）的说法，这一风潮的出现有两个主要原因：首先，被斩首处决的人的新鲜头颅往往唾手可得，可供使用，同时其内容物的腐烂速度比腹部或胸部的要慢；其次，灵魂是否“有形”的问题引起了研究者的极大兴趣，解剖大脑是对回答这个问题的一种尝试[48]。
图1.9 ：解剖序列的第四张图，载于约翰内斯·德莱恩德（Johannes Drvander），《解剖学：人体前部解剖图》，马尔普吉，1537年。
维萨里毕业于帕多瓦，毕业后立刻被任命为外科专家。在《人体的构造》（七卷本）（De humani corporis fabrica libri septem）的最后一篇文章中，他对大脑解剖进行了描述和说明[49]。无须重申1543年在巴塞尔出版的作品《人体的构造》的价值，就像哥白尼的发现为天体研究带来革命一样，当时此书已在解剖界引起了轩然大波。另一方面，维萨里认为提香的一个弗兰芒学生——扬·斯特凡·凡·卡尔卡（Jan Stefan van Kalkar）所做的数量众多的优质图像，值得研究与参考。他在《人体的构造》中指出，大脑中的灵魂有统治权，它与腹部内脏的（好色的）和心脏中的（易怒的）灵魂有本质性区别。他的观点与斯多葛学派和逍遥学派的观点相左。在《人体的构造》第四册中，他指出神经起源于大脑，负责将来自灵魂的生命精神导向身体的各个器官（图1.10）。他不仅进行了事无巨细的分析，还承认了自身的无知：维萨里谨小慎微地阐释了大脑各项功能的工作原理，但是，他确信，所有认为脑室中存在灵魂实体的研究者的理论是不正确的[50]。维萨里对一众哲学家和神学家（包括阿尔伯特·马格努斯、托马斯·阿奎那和约翰·邓斯·司各脱）的反驳相当严肃、激烈，他解剖了一些动物（羊、牛、猫、猴、狗、鸟）的大脑，并指出它们脑室的各个部分没有实质性的差异。脑室的大小仅仅会因为智力水平的不同而有所区别 ：人的脑室较大，猴子、狗等的脑室则相对较小。不久之后，作为维萨里在帕多瓦的后继者，雷纳尔迪·科伦坡（Realdo Colombo）指出后脑室并不容纳记忆，其任务只是将精神引向脊髓[51]。明确推翻了脑室理论后，维萨里仍然深入研究大脑，并以比绘制大脑皮层更细致的方式绘制了颅腔（图1.11）。
图1.10：源于大脑的七对神经，载于安德烈·维萨里的《人体的构造》。
图1.11：脑室的图像，载于安德烈·维萨里的《人体的构造》。
在《人体的构造》第七卷中，他详细阐释了埃拉希斯特拉塔如何恰当地将脑回比作小肠，并补充道，它们让人联想到技艺不纯熟的艺术家或小学生所画的云朵的线条。脑回会以同样的形态出现在驴、马、牛和其他动物身上，此处，维萨里引用了盖伦的笑话：“即使是驴子也有皱巴巴的脑子。”但他在盖伦理论的基础上明确指出，脑回的存在形式揭示了造物主的无限智慧：如果大脑的表面光滑，没有任何沟回，动脉和静脉就无处容身；唯有如此，血管才能到达最隐蔽的部位，并为大脑提供必需的养分[52]。但在很长一段时间内，维萨里的解剖学并没有对大脑皮层的形态进一步做出研究。
雷纳尔迪·科伦坡的研究主题有些不同，他在自己的《解剖学》（De re anatomica）中介绍：大脑皮层的卷曲结构是为了减轻大脑的重量，方便其活动，与灵魂的功能无关。巴托洛梅奥·尤斯塔奇（Bartolomeo Eustachi）的一幅版画证实了大脑中灵魂的功能并不可见。这幅画的年代可以追溯到1552年，但1714年才由乔瓦尼·玛丽亚·兰奇西（Giovanni Maria Lancisi）出版。另外，此系列共四十六幅画，其中的第十八幅画受到了18世纪作家的推崇，被收入狄德罗（Denis Diderot）和让·勒朗·达朗贝尔（Jean le Rond d'Alembert）主编的《百科全书》（Encyclopédie）中，并在19世纪初再次被《大英百科全书》（Encyclopaedia Britannica）采用。与清晰显示所有来自延髓的精细神经系统图相比，它对大脑褶皱的描绘极具个人风格，使其看起来更像是肠道而不是大脑皮质[53]（图1.12）。
图1.12：大脑与神经系统的版画，巴托洛梅奥·尤斯塔奇，《解剖学表》，罗马，1714年。
教皇格里高利十三世（Gregorio XIII）的医生科斯坦佐·瓦罗留（Costanzo Varolio），引入了一种新的解剖程序：把大脑从头骨中取出来，将其倒置，从底部开始分离各个部分，而非按照惯例从上到下进行切割。这种技术后来也被其他解剖学家采用，它能够为分析提供更好的视野，并有助于分离出被称为“维萨里桥”的环状突起，该突起位于脑峡部下平面的中心[54]。瓦罗留32岁去世，在这之前的两年，他的一本关于视神经的书未经许可，被杰罗姆·墨库里尔（Girolamo Mercuriale）的一个学生出版。其中包括一个脑底部的视图，尽管图中对许多部分进行了细致的图形处理，但脑回的绘制非常粗略（图1.13）。根据一部1591年发表的瓦罗留遗作，他认为硬脑膜深入大脑，因此大脑表面有突出和凹陷，而这些突出和凹陷并无特殊用途[55]。
图1.13：瓦罗留绘制的大脑底部视图。
16世纪末，解剖学蓬勃发展，此时终于有人第一次做出了对大脑结构的基本区分，这个人就是阿坎杰罗·皮科洛米尼（Arcangelo Piccolomini）。他于1575年接替瓦罗留，担任罗马教皇的御医职位，服侍了三位教皇。他在绘制作品时，大多从教学目的出发，而不是为了完成艺术品，他在1586年出版的《解剖学前选：人的身体结构阐释》（Praelectiones anatomicae. explicantes. mirificam corporis humanae fabrica）中绘制了八幅木刻图，其中一幅展示了脑神经，他在勾勒大脑皮层时更多按照云的模型而非肠子的模型（图1.14）。皮科洛米尼区分了大脑皮层（即灰质）和下面的髓质白质，即：大脑和髓质[56]。尽管如此，在17世纪下半叶显微镜开始应用之前，以这种方式分离两种类型的脑组织并无意义。1586年皮科洛米尼将皮质物质定义为大脑，然而，“皮质”一词却是在瑞士解剖学家加斯帕德·鲍欣（Gaspard Bauhin）的作品中第一次正式应用的——他在1597年的《解剖指导》（Institutiones anatomicae）中首次使用了这个词[57]。根据拉丁语—意大利语词典，皮层的意思很多，可以是果皮、树皮、外皮、果壳、动物外壳。这个术语可以很好表示“外部和表面的东西”，但是它的具体定义，却是复杂且令人疑惑不解的。
图1.14：大脑神经及皮质，载于阿坎杰罗·皮科洛米尼，《解剖学前选：人的身体结构阐释》。