Он продолжил приведение своих представлений в систему, когда его, в те годы молодого врача, назначили заведовать венским сумасшедшим домом. Там он исследовал черепа преступников и обнаружил шишку над ухом, которая явственно напоминала таковую на черепах хищных животных. Галль связал эту шишку с частью мозга, которую он считал ответственной за садистское и разрушительное поведение. Такой способ определения местоположения психических свойств привёл к возникновению френологии – дисциплины, связывающей свойства личности и характера с формой черепа.
К концу двадцатых годов XIX века идеи Галля и френология как дисциплина приобрели необычайную популярность даже в широких кругах общества. Пьер Флуранс, французский невролог-экспериментатор, решил подвергнуть их проверке. Используя в экспериментах разных животных, Флуранс один за другим удалял участки коры головного мозга, которые Галль связывал с определёнными психическими функциями, но ему не удалось найти ни одно из нарушений поведения, предсказываемых Галлем. Более того, Флуранс не нашёл никакой связи между нарушениями поведения и определёнными участками коры. Имел значение только размер удалённой области, а не её положение или сложность затрагиваемого поведения.
Поэтому Флуранс пришёл к выводу, что все участки коры головного мозга одинаково важны. Он доказывал, что кора эквипотенциальна, то есть каждый её участок может выполнять любые из функций мозга. Поэтому повреждение определённого участка коры не должно сказываться на одном свойстве сильнее, чем на другом. «Все ощущения и решения занимают одно и то же место в этих о́рганах (т. е. структурах мозга); такие свойства, как восприятие, понимание и воля, составляют, по сути, единое свойство», – писал Флуранс.
Идеи Флуранса вскоре завладели умами учёного сообщества. Несомненно, их принимали так охотно отчасти благодаря убедительности экспериментальных данных, но отчасти и потому, что они соответствовали чаяниям религиозных и политических противников материалистических представлений Галля о мозге.
Спор между последователями Галля и Флуранса в течение нескольких последующих десятилетий задавал тон в изучении мозга. Этот спор был разрешён лишь во второй половине XIX века, когда данным вопросом заинтересовались два невролога: Пьер-Поль Брока в Париже и Карл Вернике в 1879 в городе Бреслау (Германия).
Французский врач Поль Брока (1824—1880) описал двух больных, которые обладали симптомами утраты речи. Исследовав после смерти их мозг, он обнаружил одинаковые очаги повреждения в третьей лобной извилине левого полушария. Хотя фактического материала было мало, Брока сделал вывод, что именно эта зона регулирует речь. Последующие исследования подтвердили, что эта часть лобной доли действительно связана с речевым поведением и теперь она известна под названием «зоны Брока». Позднее Карл Вернике (1848—1905) пришёл к заключению, что