从公元前一世纪开始，一千年的光阴中古希腊医生Galen对大脑的理解成为了当时的标准，即大脑容纳并控制着四种体液。这四种体液分别是血液、痰液、黄色胆汁和黑色胆汁。从希波克拉底时代开始，尽管当时Galen已经成功的意识到大脑在记忆、情感和感觉处理上扮演着一定的角色，但是当时的人们仍固执地认为这四种体液是维持健康和人格形成的关键。以现代观点来看，这个理论简直是胡说。
脑科学在中世纪时代发展非常缓慢，这主要归因于教会禁止人体解剖。到了文艺复兴时代，事情有了转变。诸如莱昂纳多·达·芬奇这样的艺术家和思想家开始对人体结构产生了浓厚的兴趣。
确实如此，十五世纪末和十六世纪初，在达芬奇众多的手稿中有一系列的解剖研究，包括大脑的一部分。其中的一份手稿是这样描述的：大脑的构成形式是一层一层的。这就为人们理解大脑召唤出来了一种具体的、有形的、可触摸到的探索思路。同时，也使当时的人们对主要的神经结构产生了一种清晰的认识。在视觉、听觉以及其他感觉体系中，人们仿佛能看到其内在结构中错综复杂的点线样结构。
同时，莱昂纳多·达·芬奇也是第一个使用固化材料（蜡）来构建大脑内部结构的三维模型。达芬奇把热蜡注入公牛大脑的脑室内，然后使之硬化。只要把脑组织去除掉，就可完整地观察到脑室的结构。
【关于颅骨钻孔的逸闻趣事】
神经外科手术中最常见的操作——颅骨钻孔，也就是在颅骨上打洞。这个操作最早可追溯至7000年前。令人感到奇怪的是，这个技术似乎是在不同文化中相互独立发展起来的，不论是欧洲、非洲，还是南美洲。前印加文明时期，人们用青铜和锋利的黑曜岩钻入颅骨。手术——这个用于治疗头痛、癫痫、精神异常等疾病的方法，常常被视为拥有一种充满着宗教色彩的神秘力量，能够从脑袋里释放一个人的罪恶灵魂。
