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弗洛伊德和俄国心理学家伊万·巴甫洛夫后来都在他们关于行为的著作中使用了抑制的概念，但他们对脑都不是特别感兴趣。弗洛伊德后来提出了科学性有限但极具影响力的精神分析理论，在走上这条路后，他逐渐对心理学的物质基础失去了兴趣。夏尔科曾试图将癔症与脑的解剖结构联系起来，但弗洛伊德在1893年与这种尝试划清了界限：
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相反，我相信癔症瘫痪中的损伤必然与神经系统的解剖结构完全无关，因为从瘫痪以及癔症的其他表现看，癔症似乎不受解剖结构的影响。[27]
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对弗洛伊德来说，脑功能不能解释心理学。1915年，他认识到“有不可辩驳的证据表明，心智活动与脑功能关系密切，密切程度远超其他器官”，但他坚持认为他的心理学理论“与解剖学无关”，“它与解剖学定位无关，而是与精神结构的区域有关，不论这些区域在身体中位居何处”。[28] 正如他在1916年解释的那样，“从心理学的角度理解焦虑时，我最不感兴趣的问题莫过于焦虑的神经兴奋具体是沿着什么神经路径传递的了”。[29] 虽然弗洛伊德在1923年出版的著作《自我与本我》中提出，自我的心理结构和身体在大脑皮层的表征之间存在“解剖学上的类比”，但这对他的心理学理论没有影响。另一方面，他的理论也没有就脑损伤和某些心智障碍间可能存在对应做出任何预测。
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在这个总的倾向中，有一次短暂的例外。1895年，弗洛伊德疯狂地撰写了一篇很长的手稿，这篇手稿后来被称为“科学心理学项目”。弗洛伊德不仅没有发表这部作品，而且很快就拒绝承认自己是它的作者，并解释说整件事是“一种疯癫”。[30] 在这份奇怪的文件中，弗洛伊德设想脑中包含3种神经，其中一些神经就像连接管道。不同的神经表现出不同程度的通透性，从而使这些结构能够达到静息状态，而弗洛伊德认为，达到静息状态正是这些神经的目的。他的这个推测性的理论框架基于液压隐喻——手稿中反复提到了神经的“流动”甚至“压强”。无论这个简短的理论推测和他成熟的精神分析理论之间有什么智识上的联系（他的追随者和反对者在这个问题上看法不一），弗洛伊德对于脑的工作机制都没有什么新奇或深刻的见解。
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巴甫洛夫最初的兴趣是消化生理学。19世纪90年代，当他将这种兴趣扩展到英语中被称为“条件反射”（最著名的例子是狗听到铃声后会垂涎三尺[31] ）的研究时，他仅仅把抑制看作一种减少反射反应强度的现象。巴甫洛夫后来曾试图把他对条件反射的研究与对脑功能的研究，甚至是精神病学结合起来，但他没能对脑的工作机制提出进一步的见解。[32]
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这两位二十世纪早期心理学界的伟大人物都对行为和心智的观念产生了重大影响，但他们的观点对我们如何理解脑没有产生影响。
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在抑制和控制之后，脑功能的第三个出人意料的方面于19世纪60年代被发现。赫尔曼·冯·赫尔姆霍兹在他1867年出版的《生理光学手册》（Handbook of Physiological Optics ）中对此进行了探讨。几个世纪以来，许多关于心智的哲学讨论都集中在当我们感知一个物体时发生了什么这一点上。一种惯常的解释是，感知仅仅是感觉器官受到物理刺激的结果：我们之所以能看到我们面前的东西，是因为这些东西反射的光刺激了我们的眼睛，就像穿过了一扇窗户一样。但赫尔姆霍兹意识到事情并非如此简单。在现实中，神经系统（尤其是脑）在构建我们对事物的感知的过程中扮演着特别活跃的角色，即使是非常简单的事物也是如此。脑不是在简单地记录外部世界，而是在选择和表征外部世界的各个方面。即使是我们最简单的感知也涉及脑对正在发生的事情做出的推断，而不只是简单的观察。
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幻觉的存在是赫尔姆霍兹的出发点，比如当你按压眼球时，你会感觉到有颜色的图形。令人痛苦的“幻肢”幻觉是另一个例子，在这种情况下，截肢者仍然能感觉到已经不存在的肢体。这些效应让弥勒相信每根神经都有自己的能量，但赫尔姆霍兹认为，这些错觉实际上是人“对呈现给感官的材料产生了错误的判断，从而导致了错误的认识”。赫尔姆霍兹知道，在这些情况下，人感受到了对神经的刺激，就好像正常的感官（如按压眼球的例子）参与其中，或者好像缺失的肢体确实存在一样。他的解释是，脑并不是简单地记录了刺激的发生，而是对它所接受到的刺激的本质“得出了一个结论”。这有点像来自逻辑三段论的推论——眼睛的功能是探测光，眼球受到了刺激，那么刺激一定是由光构成的。幻肢也可以用同样的方式来解释，赫尔姆霍兹推测，“对皮肤神经的所有刺激，甚至当这些刺激发生在神经干或神经中枢本身时，都会被机体感知为发生在相应的皮肤外周表面”。[33]
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赫尔姆霍兹把这种观点应用到了正常的感知上，并提出当我们产生感知时，神经系统会对所感知事物的本质得出他所谓的“无意识结论”。他宣称，感知不是环境产生的简单印象，而是“无意识地形成的归纳性结论”。[34] 赫尔姆霍兹的解释意味着在神经系统中存在某种过程，能在心智没有察觉的情况下得出结论。他认为，只要重复足够多次，这种过程就能在人完全无意识的情况下进行，也就是说，我们的感知能力是通过学习获得的。
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赫尔姆霍兹描述的另一个无意识结论的例子是立体视觉的形成：利用两只眼睛捕获的略有不同的图像，我们可以构建出立体的三维视图（试着交替地睁开和闭上双眼，你就会看到两只眼睛看到的图像有何不同）。正如他的同事威廉·冯特所指出的那样，在脑中视觉系统的某个地方，这两幅图像被组合成了一个统一的图像，使我们能够感知到深度。这个过程在我们意识到之前就发生了，因此我们对三维世界的印象是由我们的脑在无意识的情况下通过两幅二维图像构建出来的。
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德国生理学派的另外两名成员恩斯特·韦伯和他的学生古斯塔夫·费希纳发现，我们感知两个刺激差异的能力与刺激的强度有关，比如，两个物体越重，它们重量的差异就需要越大才能被感知到。同样的情况也适用于其他感官：可以感知到的差异和两种刺激的强度间遵循一个接近常数的对数关系。换句话说，我们很擅长感知低强度的刺激间的细微差别。我们的脑和感官系统遵循特定的法则，甚至在我们意识到之前，就对世界得出了无意识的结论。
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对于我们是如何感知这个世界的，赫尔姆霍兹对当时的观点提出了更为尖锐的挑战，他指出感知涉及一种过滤机制：脑对呈现在它面前的所有刺激并不会给予同等的关注。首先，我们的身体会对环境做出反应，并且经常会相应地改变我们的感知，比如在黑暗中瞳孔会放大。就像赫尔姆霍兹说的，“我们不只是被动地接受强加在我们身上的印象，我们还会观察，也就是说，我们会调整我们的器官，使它们能够最准确地辨别这些印象”。[35]
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更令持传统观点的人感到不安的是，在我们的视野中有一个“盲点”，这个点对应的区域我们实际上根本就看不见，[36] 这是因为在你的视网膜上，与这个点对应的区域是视神经离开眼球的地方，那里并没有光感受器。盲点位于左右眼视野中心稍微偏左或偏右的地方，但在我们观察到的世界中，我们察觉不到这样一个缺口。除非集中注意力，否则我们完全不会知道它的存在，原因之一就是我们的眼球一直在转动（即使只是轻微的转动），因此视野的空缺部分不断被填满。
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另一个原因让赫尔姆霍兹特别感兴趣，也揭示了脑处理刺激的一般性原理，他写道：“对于那些外部物体，我们习惯于忽视感觉中所有不重要的部分。”[37] 脑的策略非常简单：忽略掉那些缺失的刺激，然后根据视野中周围区域的形状和颜色，用模糊的视觉影像来填补空缺，这个过程我们都注意不到。赫尔姆霍兹认为，即使在处理相对简单的刺激时，脑也会不断地对刺激神经系统的物体的本质得出无意识的结论。这也就意味着脑的复杂结构不仅能在没有意识参与的情况下以某种方式执行逻辑运算，而且实际上还是有意识思考的先决条件。[38]
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赫尔姆霍兹认为脑是一个活跃的器官，知觉是一个不完美并且带有选择性的过程，这些过程构建出了我们对世界的感知。他的这一观点代表了我们对脑功能的看法的重大突破，这种观点至今仍占主导地位。这种看法完全是科学发现的产物，没有使用来自技术的隐喻。另一方面，从某个层面来说，哲学先于科学到达了这一高度。在观念的来源这个问题上，休谟和康德等18世纪的知觉哲学家就曾展开过论战，他们有的人认为观念来自外部世界（休谟），有的人认为我们的知觉中使用了与生俱来的概念（康德）。哲学家和历史学家们一直在争论赫尔姆霍兹是否是一个真正的康德主义者，但他关于感知和脑功能的观点至少与康德哲学的一个方面是一致的，这种观点一直延续到今天。[39] 在他出版于1787年的著作《纯粹理性批判》中，康德指出，我们感知能力的某些特征是先天存在的，不需要经验。虽然康德主要的兴趣是在空间、时间和道德判断等方面，但他提出了当我们与环境互动时发生的那些事情的一个关键特征。我们的感官并不是简单地让所有刺激进入大脑的阀门，相反，我们只能感知环境的特定部分。举一个例子，我们看不到紫外光，但其他动物，比如昆虫和鸟类，却能够看到紫外光。我们的脑中也存在更复杂的过滤机制。
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许多后来的科学家喜欢用“康德式的先天综合”（Kantian synthetic a priori）这个术语：我们的神经系统包含了与生俱来的认知和神经生物学框架，这些框架能够过滤和处理未加工的感官刺激，把这些刺激转变成一幅描绘世界的图像。[40] 对赫尔姆霍兹来说，脑不只是记录印象，它还会改变和解释印象，并做出无意识的推论。[41]
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由于理解整个脑的难度非常大，因此许多生理学家倾向于通过关注神经系统的基本组成部分来研究控制和抑制的新思想。利物浦大学的查尔斯·谢灵顿（Charles Sherrington）采用的就是这种方法，他希望搞清楚神经和肌肉的组合，或者说“反射弧”（reflex arc）是如何相互作用，进而产生反射行为的。[42] 对谢灵顿来说，反射弧是神经系统的基本单位，所有复杂的行为都是由反射的组合组成的。例如，这些组合可以解释青蛙捕食的全过程：青蛙注意到飞行的苍蝇，扑上去，用嘴捉住苍蝇，然后把苍蝇吞下去。[43]
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谢灵顿认为，在一个由一系列反射组成的行为反应中，上一个反射活动会降低下一个反射活动发生的阈值，这确保了神经系统能从一个反射快速地过渡到下一个反射，从而产生一个单一、协调、复杂的行为反应。就像250年前的斯丹诺一样，谢灵顿认为动物是一个复杂的机器，可以通过研究它的各个组成部分来理解它。1906年，谢灵顿出版了一部具有里程碑意义的著作《神经系统的整合作用》（The Integrative Action of the Nervous System ）。这本书总结了他的思想，至今仍在刊印。谢灵顿在书中写道：“在分析动物的生命时，可以像分析运行中的机器一样将总体行为拆分为不同的组成部分，以便对各个部分进行研究，虽然这种拆分是人为的。”[44]
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谢灵顿对狗身上的各类反射提供了精确的论述，尤其是搔反射（scratch reflex）。在这种反射中，刺激狗侧腹上的皮肤会引起狗腿有节奏的抓挠动作。（你可以通过抓挠一只友好的狗的侧腹来尝试一下，但这种操作在猫身上效果不好。）通过实验，谢灵顿展示了每根感觉神经是如何连接到皮肤的一个特定区域的，他把这些区域称为这些神经的“感受野”（receptive field），如果感受野受到刺激，相应的神经就会做出反应。任何这些神经被激活都会引发同样的行为——抓挠，谢灵顿把这种肌肉反应称为搔反射弧的“最终共同通路”。[45]
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抑制在这个过程中也起了作用。在狗完成“抓挠”动作后，这种反射会被抑制一段时间，这显然是脑中的某些过程引起的，而且这种抑制作用可以用士的宁（strychnine）等药物解除。谢灵顿确信，在脑功能的最高层次上，抑制扮演着重要的角色：“神经—抑制一定是心智功能中的一个重要要素。”[46]
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基于用动物开展的比较解剖学研究的结果，谢灵顿认为脑实际上只是另一束神经。在他看来，理解脑的挑战在于解释为什么“脑作为一组有限的神经节段，统领了所有其他神经节段”。[47] 他的答案是，脑进化成了“一个协调器官，在这个协调器官中，众多的刺激汇聚到一起，从而产生有序的行为和适应生物体需求的反应”。从进化的角度看，大脑半球的功能，特别是在人类中的功能，是使生物体能够做出广泛而灵活的反应，从而充分控制身体以及身体与环境的相互作用。了解这是如何发生的成了下一个世纪面临的挑战，谢灵顿指出：“到那时，生物学的主要兴趣将最终转移到大脑以及它的生理和心理属性上。”
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