1839年，德国动物学家施万（TheodorSchwann，又译为雪旺、施旺）发表了著名的《关于动植物结构和生长一致性的显微研究》，标志着细胞学说的创立。在前人的工作基础上，施万论断：有机体是由细胞构成的，细胞是有机体生命活动和构造的基本单位。由于有大量翔实的动植物研究报告作为证据支撑，细胞学说迅速被全世界接受，并被誉为十九世纪最伟大的三大发现之一。不过，这一理论在应用于人类的时候却遇到了困难。在十九世纪，尽管人们发现人体内大多数器官和组织都有明确的细胞结构，但是有一个极为重要的部分却始终令人摸不着头脑：那就是神经系统。在中枢神经系统，人们一开始只是观察到了大量的纤维结构，早期的显微镜虽然也能观察到某些细胞，但是这些细胞与纤维组织究竟是如何联系的仍旧是个谜。当时有学者不禁哀叹：“关于脑结构的精细解剖就如同一本上了7层封条的书，并且…这部书是用象形文字撰写的……”

好在悲观情绪没有维持太久。随着显微镜的改进和观察技术的提高，到了1860年，人们已经认识到之前在中枢神经系统中观察到的纤维结构是由一些细胞的突起构成的。不过，关于神经细胞之间的联系人们仍然众说纷纭：神经细胞之间到底是相互独立的还是相互融合的？脑的工作形式究竟是怎样的？对于前一个问题的回答代表了学界的两种意见：如果神经细胞之间是相互独立的，那么细胞之间又是以何种形式传递信号的呢？在当时，这种形式（例如突触）仍属未知；如果神经细胞之间是相互融合的，那么这将意味着整个神经系统是一个巨大的网络，神经细胞胞体将只负责提供支持和营养，脑将作为一个整体来实现它的功能。

上述两种意见各自拥有自己的支持者。然而在当时，第二种意见，也被称为网状理论还是占据了主流——至少它看上去更加合理，也不需要研究什么“未知的形式”去完善理论。不过，科学还是要强调实证，不管是哪派猜想，都缺乏过硬的证据来支持自己的观点，双方为此争论不休，谁也说服不了谁。于是，解决问题的关键就落在如何对神经系统进行细致认真的观察上了：毕竟眼见为实，这也是终结争论的最佳方式。

可是事情绝非想象的那般容易。由于神经组织很难被染色，因此对神经系统的观察一直处于停滞不前的状态之中。这时，我们的第一位主人公登场了：他的名字叫卡米洛·高尔基（Camillo Golgi），意大利人，当时是一位住院医师。在业余时间，高尔基喜欢在一处由厨房改造的空间里做实验。他将硝酸银与重铬酸钾混合，制备出重铬酸银，并将后者用于组织染色。这种银染法对神经的穿透能力更强。高尔基发现，虽然大多数神经组织的染色效果仍然不好，但少数神经纤维和细胞在重铬酸银的作用下显示得非常清晰（后来人们才知道这是由于某些神经缺乏髓鞘）。高尔基将自己的发现发表了，不过反响却平平，原因是高尔基染色法的可靠性和可重复性都不能令人满意。高尔基为此相当沮丧，尽管他用这种方法发现了著名的细胞器“高尔基体”，但他仍然毅然决然地离开了神经组织学这一伤心领域，转向对疟疾的研究，并很快发现了间日疟和四日疟的病原体。这些发现终于使他名声显赫，当然这都是后话了。

高尔基染色法沉寂了大约5年，直到被另一位天才的科学家、西班牙人圣地亚哥·雷蒙·卡哈尔（Santiago Ramon y Cajal）再次捡起。说来有趣，卡哈尔致力于组织学研究也可能并非出于个人热忱，而是经济原因。由于卡哈尔收入微薄，实验用的所有器材都需要自掏腰包，而组织学研究相对而言投入较少——只需一台过得去的显微镜就能开张了。卡哈尔认真研究了高尔基染色法，并对其加以改进使之更为可靠。更可贵的是，卡哈尔拥有非常出色的绘画才能，这使得他的研究结果富有表现力。

对于神经系统的结构，卡哈尔坚定地站在反对网状理论的一边。事实上，卡哈尔也是后来被公认的“神经元理论”的主要代表人物。今天，神经元理论已经被广泛接受，但在当时，网状理论却更加受欢迎。一百多年前，神经元理论的主张主要为：

1、神经元是中枢神经系统的生理单位，神经元是一个独立实体；

2、树突和轴突自神经细胞胞体伸展而出；神经细胞胞体负责支持与营养；

3、神经冲动的传导方向是自树突到胞体再到轴突，一般是单向的；

4、神经细胞之间存在生理不连续；神经冲动可以单向跨越这些不连续，并在神经元之间进行级联传导。

卡哈尔致力于观察视网膜神经细胞之间的联系。尽管当时视网膜细胞已经被充分认识，但这些细胞的排列及其缘由仍然不甚清楚。卡哈尔使得这些神经结构变得清晰且易于理解：既然视锥和视杆细胞传递的信息相互隔离，那么那种认为神经细胞相互融合成为一大网络的见解显然站不住脚。过硬的事实使得神经元理论开始赢得尊敬。不过，发明了神经染色法的高尔基却是个网状理论的支持者。

1906年，瑞典卡罗琳斯卡医学院将诺贝尔医学和生理学奖授予在神经组织学领域做出重要贡献的高尔基和卡哈尔。不过，两人学术上的分歧并未因此弥合。在颁奖典礼现场，获奖者要发表演说以阐述自己在该领域所做的工作。高尔基首先发言，他以脑部受损后功能的恢复以及脑组织强大一致的信息整合能力为依据再次申明了自己对网状理论的支持。

而卡哈尔则说：“的确，如果神经中枢是由运动神经……和感觉神经相互融合并连续组成的网络，那么事情会变得非常方便、经济和易于分析。不幸的是，大自然似乎无视了我们智力上对方便和一致的需求，而往往乐于表现出复杂性和多样性。”