Недостаток позитивных знаний, игнорирование научных критериев, острый интерес к практическому использованию сведений о деятельности мозга породили своеобразный продукт в виде френологии. Ее основателем был австрийский врач и анатом Ф. Галль (1758-1828), исходивший из представления о локализации способностей в различных участках головного мозга. Попытки доказать, что память, ум и другие функции "заключены" в мозговых желудочках, предпринимались неоднократно. Давно шли споры и о местонахождении "общего сенсориума". Галль впервые попытался разместить в извилинах больших полушарий все "умственные силы" и качества, какими их изображала психология способностей.
Кора головного мозга - а не его желудочки - стала рассматриваться как субстрат психической деятельности. Галль и его последователи предложили карту мозга, на которой для каждой способности указывали особый орган. К этому присоединялось предположение, что развитие отдельных участков коры и мозга в целом якобы влияет на форму черепа, и поэтому исследование его поверхности позволяет диагностировать индивидуальные особенности личности. Для различных склонностей, чувств, характерологических и умственных свойств Галль, а еще с большим усердием его ученики во главе со Шпруцгеймом находили соответствующие "шишки", величину которых они считали коррелирующей с развитием способностей. Френология приобрела небывалую популярность. Она придала остроту вопросу о локализации функций, побудила обратиться к его экспериментальному изучению.
Взгляды Галля подвергались критике с различных позиций. Идеалисты нападали на него за подрыв постулата о единстве и нематериальности души. Французский физиолог Флуранс (1794-1867), не отступая от учения о мозге как органе мысли, показал, что френология не выдерживает экспериментальной проверки. Используя метод экстирпации (удаления) отдельных участков центральной нервной системы, а в ряде случаев воздействуя на центры наркотиками, Флуранс пришел к выводу, что основные психические процессы - восприятие, интеллект, воля - являются продуктом головного мозга как целостного органа. Мозжечок координирует движения, в продолговатом мозгу находится "жизненный узел", с четверохолмием связано зрение, функция спинного мозга состоит в проведении по нервам возбуждения. Работы Флуранса сыграли важную роль в разрушении созданной френологией мифологической картины работы мозга.