尼采簡直要絕望了。他在孩提時代就體弱多病，20多歲時在普魯士軍隊的騎兵炮部隊服役，因為從馬上摔下來而受傷，此後身體一直沒能完全康復。1879年，他的健康狀況不斷惡化，並被迫辭去巴塞爾大學哲學教授一職。在他34歲的時候，尼采開始環遊歐洲，希望以此緩解疾病給他帶來的痛苦。到了秋天天氣變涼的時候，他會來到南方地中海的海濱，等到來年春天，又會回到北方瑞士的阿爾卑斯山，或者到位於萊比錫附近的母親家裡。1881年下半年，他在義大利港口城市熱那亞租下了一間閣樓。尼采的視力越來越差，持續的看書寫字成了一件讓他精疲力竭、痛苦不堪的差事，更要命的是還會經常遭受頭痛和嘔吐的折磨。他被迫減少寫作，並且擔心很快就不得不完全放棄。
在無計可施的情況下，尼采訂購了一臺打字機，是丹麥製造的球形打字機。1882年年初，打字機送達尼采的租住地。這種打字機是此前幾年由哥本哈根皇家聾啞學院校長馬林漢森發明的，那是一臺古怪而漂亮的機器，看上去就像一個色彩絢麗的針墊。包括大小寫形式的52個字母、10個數字，還有標點符號，圍繞著同一個中心在球面上凸起，按鍵的排列經過科學設計，以實現打字效率最大化。在按鍵的正下方是一個金屬製成的曲面盤，上面放著打字紙。利用設計精巧的傳動裝置，金屬盤就像鐘錶的齒輪一樣，每按鍵一次，它就會向前移動一下。一個人經過充分的練習，每分鐘用這種打字機打出的字元可以多達800個，從而使之成為有史以來速度最快的打字機。
球形打字機挽救了尼采，起碼一度是這樣。學會打字以後，他就可以閉著眼睛用指尖敲擊鍵盤寫作了。文字又可以重新從他的頭腦中傳遞到紙上了。馬林漢森的發明讓尼采極為受用，因此他賦詩一首獻給打字機：
這個球形打字機像我一樣：由鋼鐵製成，
但在旅途中容易損壞。
使用我們的時候，要有極大的耐心和足夠的機智，
還有靈巧的手指。
是年3月，柏林的報紙報道說，尼采「感覺比以往任何時候都好」，由於有了打字機，他「恢復了寫作」。
不過，這臺裝置對尼采的作品產生了微妙的影響。作家兼作曲家海因裡希·科澤利茨是尼采的摯友，他注意到尼采的寫作風格發生了變化。尼采的散文變得更加嚴謹，更加簡潔。關於這一點，還有一個頗具說服力的新證據：這臺機器的力量——它那「源自鋼鐵質地的堅硬」——彷彿正在通過某種神秘莫測的超自然機制轉換成列印在紙上的詞句。科澤利茨在給尼采的一封信中寫道：「通過這臺機器，你甚至可能會喜歡上新成語。」他還現身說法，以自己的作品為例指出，「我在音樂和語言方面的‘思考’經常會取決於紙和筆的品質」。
尼采在回信中說：「你是對的。我們所用的寫作工具參與了我們思想的形成過程。」
正當尼采在熱那亞學習使用他的球形打字機的時候，在東北方向離他800公里的地方，一個名叫弗洛伊德的年輕的醫學院學生正在維也納的實驗室裡從事神經生理學研究。他的專業方向是魚類和甲殼類動物神經系統解剖。通過實驗，弗洛伊德猜想，人的大腦也像人體其他器官一樣，是由許許多多彼此分離的細胞組成的。弗洛伊德後來擴充套件了自己的理論，進一步提出，細胞間的縫隙——他為此用了個術語叫「接觸屏障」——在控制大腦功能、形成記憶和思想方面發揮著實質性的作用。他的結論在當時被排斥在主流科學觀點之外。絕大部分醫生和研究人員認為，大腦不是由細胞構成的，而是由單一、連續的神經纖維結構組成。即使在同意弗洛伊德的觀點、認為大腦是由細胞組成的那些人中，也幾乎沒有人關注細胞之間的間隔會起什麼作用。
因為忙於結婚成家，而且需要實實在在地增加收入，弗洛伊德很快放棄了研究員的工作，轉而以心理分析學者的身份從事私人診療執業活動。不過，後來的研究證實了弗洛伊德年輕時的猜想。憑藉放大效果更好的顯微鏡，科學家確認了離散神經細胞的存在。他們還發現，那些細胞，即我們的神經元，與其他人體細胞既有相同之處又有不同之處。神經元有一箇中心核心，稱為細胞體，負責執行所有細胞共同具有的功能。不過，神經元還有兩種觸鬚狀的附屬物——軸突和樹突，它們負責傳送和接受電脈衝。神經元被啟用時，一個脈衝流會從細胞體傳到軸突末梢，在那裡觸發化學物質的釋放，這種物質稱為神經遞質。神經遞質流過弗洛伊德所說的接觸屏障——我們現在叫它突觸，並附著在相鄰神經元的樹突上，在那個細胞上觸發一個新的電脈衝。正是通過神經遞質在突觸之間的流動，不同的神經元之間才得以相互溝通，從而引導電訊號沿著細胞之間複雜的通路向前傳輸。思想，記憶，情感，所有這些全都來自神經元之間發生的電化學性質的互動作用，居中調節的正是突觸。
在整個20世紀期間，神經學家和心理學家對大腦驚人的複雜性表現出更充分的重視。他們發現，在人腦內部大約有1000億個神經元，這些神經元形狀各異，長度不等，從十分之幾毫米到幾十釐米長的都有。一個典型的神經元具有很多個樹突（儘管只有一個軸突），而樹突和軸突可能有多個分支及終端。一般的神經元大約有1000個突觸連線，有些神經元的突觸連線數量是這個數字的上百倍。在我們大腦內部，數千萬億個突觸把神經元連線在一起，以我們迄今尚未探明的方式，形成一個密集的線路網，由此決定我們的思考內容、感覺方式和身份特徵。
20世紀，就在有關人腦物理工作方式的研究不斷取得進展的同時，一個陳舊的假設依舊巋然不動，大部分生物學家和神經學家一如幾百年來的樣子，仍然認為成人大腦的結構永遠不會變化。在孩童時期，我們的神經元會連線到神經迴路上，那個時候大腦具有可塑性。而到成年之後，神經迴路就會固定不變。根據這一流行觀點的說法，人腦有點像混凝土結構。年輕時澆鑄成型之後，迅速凝固硬化為最終形式。一旦超過20歲，就不會有新的神經元產生，也不會有新的神經迴路形成。當然，終其一生我們都會持續儲存新記憶（也會丟失一些舊的），不過，隨著機體的老化和神經細胞的消亡，成年時期人腦發生的唯一結構變化就是緩慢的衰退。
儘管成人大腦永恆不變這一觀點的影響既廣且深，不過還是有幾個持不同意見者。通過觀察人腦成長的過程，幾個生物學家和神經學家發現，即便是成人的大腦也是可延展的，或者說也具有「可塑性」。他們認為，在人的一生當中，新的神經迴路可以不斷形成，舊的迴路則可能會強化，也可能會弱化，甚至會徹底萎縮。1950年，英國生物學家j·z·楊在英國廣播公司的系列廣播講座中提出，人腦實際上可能處於一種持續的流動狀態，可以自動適應所要執行的任何任務。他說：「有證據表明，我們的大腦細胞確實是用進廢退。因此，所有行為都會在神經組織上留下永久印記。」
楊不是最早提出這種意見的人。在此之前70年，美國心理學家威廉·詹姆斯（williamjames）已經描述了有關人腦可塑性的類似觀點。他在其里程碑式的著作《心理學原理》（principlesofpsychology）一書中寫道：「神經組織看起來被賦予了極強的可塑性。」正如對體內其他化合物的作用一樣，「隨著時間的推移，不管是外力還是內力，都能讓那種結構變得跟以前有所不同」。詹姆斯在此前一篇有關習慣行為的生物學影響的文章中，滿懷讚許地引用了法國科學家萊昂·迪蒙曾經打過的一個比方，用水在地上的流淌來說明經驗對大腦產生的影響：「水流經過的地方，會自行衝出一條不斷加寬、加深的溝渠。以後再有水流的時候，水會自然沿著以前的軌跡流淌。大腦內部也是這樣，外部事物在神經系統中留下的印跡會為自己塑造出越來越合適的路徑。在類似的外部刺激作用下，這些極其重要的通路即使曾經中斷過，此時也會重現。」弗洛伊德最終也站在了反對主流意見的立場上。在他寫於1895年但從未發表的手稿中，有一個「科學心理學計劃」。他在其中主張，人腦尤其是神經元之間的接觸屏障會因為人的經驗而改變。
這樣的猜想受到當時絕大多數腦科學家和內科醫生的排斥，經常被他們嗤之以鼻。人腦的可塑性隨著童年時代的結束而消失，「性命攸關的路徑」一旦確定就不會加寬或變窄，更不用說改變路線了，他們一直對這樣的觀點深信不疑。這些人和西班牙大名鼎鼎的內科醫生、神經解剖學家、諾貝爾獎得主卡哈站在一邊。1913年，卡哈以不容置疑的語氣宣稱：「在成人大腦中樞，神經路徑是固定不變的。」年輕時，卡哈本人曾經表達過對正統觀點的質疑。1894年，他提出：「在一定的限度內，思考器官具有可塑性，通過精心指導的精神訓練，是可以不斷改進的。」但是，到最後他接受了傳統觀點，併成了這種觀點最雄辯、最權威的捍衛者。
把成人大腦看做一成不變的物理器官，這樣的觀念脫胎並依附於「工業時代」的一個隱喻，那就是把人腦比喻成一個設計精巧的機械裝置。神經系統就像蒸汽機或發電機一樣，由許多零件組成，每個零件都有其專門的既定目標，每個目標都以其不可或缺的方式為裝置整體的順利執行作出貢獻。這些零件在形態和功能上都不會改變，因為如果零件改變，立刻就會導致機器崩潰。在處理感官輸入、指引肌肉運動、形成記憶和思想方面，大腦的不同區域，甚至單獨的神經迴路，都扮演著固定的角色。這些角色在兒童時代確立，此後不會因為受到影響而改變。對人腦而言，正如英國詩人華茲華斯所說，兒童的確是成人之父。
有關人腦的機械觀念，既反映又反駁了笛卡爾在其1641年出版的《沉思集》（meditations）中提出的著名的二元論。笛卡爾主張，大腦和思想存在於兩個分離的半球：一個是物質的，一個是精神的。物理上的大腦跟人體其他部分一樣，是一個類似於鐘錶和水泵的純機械裝置，大腦通過零部件的活動來運作。但是，笛卡爾又認為，大腦的工作方式無法解釋思想意識的執行機制。思想本來就存在於空間之外，不受物質法則約束。思想和大腦可以（通過笛卡爾所說的松果體做出的某些神秘行為）相互影響，不過二者在實質上是徹底分離的。在那個科學迅猛發展、社會急劇變化的時代，笛卡爾的二元論應運而生，發揮了安慰作用。現實有物質的一面，這屬於科學的領域；現實也有精神的一面，這屬於神學的範疇。二者永遠不會相遇。
隨著推理變成啟蒙運動的新信仰，那種認為虛無的思想超出實驗觀察範圍的觀念似乎越來越不足為信了。就在科學家接受笛卡爾把大腦視為機器這一思想的同時，他們拒絕了二元論中關於「精神」的那一半。思想、記憶和情感不是精神世界的散發物，而是被看成大腦物理執行所預先確定的邏輯輸出。意識是大腦執行的副產品。一位卓越的神經生理學家最終宣告：「精神一詞可以休矣。」到了20世紀中葉，數字計算機——一種「會思考的機器」——出現之後，大腦是機器的隱喻出現延伸，而且更趨強化。這個時候，科學家和哲學家開始提到，我們的大腦回路，甚至還有我們的行為舉止，就像電腦晶片中蝕刻在矽基質上的微觀電路一樣，都是「硬佈線的」。
按照從事調查研究的精神病理學家諾爾曼·道伊奇（normandoidge）的說法，隨著成人大腦不會改變的觀點日益強化，並逐漸成為教條，後來就轉變成了一種「神經學上的虛無主義」。道伊奇解釋說，因為這種觀點「造成了一種感覺，認為針對很多大腦問題的治療是無效的，或者是沒有根據的」，從而讓患有精神疾病或者大腦受過損傷的人對治療不抱什麼希望，更不用說指望康復了。而且，由於這種觀點「滲透到我們的文化當中」，最終「阻礙我們形成對人類天性的全面認識。既然人腦不能改變，那麼由此而來的天性自然也是固定不變的了」。沒有再生，只有衰退。我們只能受困於大腦細胞形成的冰冷混凝土結構當中——起碼是受困於流行學說的冰冷混凝土結構中。
那是在1968年，我剛滿9歲，還是一個在自家附近的小樹林中到處亂跑的小孩。馬歇爾·麥克盧漢和諾曼·梅勒（normanmailer）在黃金時段的電視節目中辯論。針對梅勒所描述的「人類加速進入超級科技世界」的問題，他們對由此產生的智力內涵和道德內涵爭論不休。《2001太空漫遊》完成首輪上映，留下了或迷茫困惑，或沉思遐想，或心生煩惱的觀眾。而在威斯康星大學麥迪遜分校一個安靜的實驗室裡，邁克爾·梅爾則尼奇（michaelmerzenich）正在猴子的頭骨上打孔。
時年26歲的梅爾則尼奇剛從霍普金斯大學取得博士學位，他的導師是神經學先驅科學家弗農·蒙特卡塞爾（vernonmountcastle）。梅爾則尼奇來到威斯康星，從事腦譜圖方面的博士後研究。人體每個區域在大腦皮層中都有相應的代表，人們掌握這一知識已經有些年頭了。皮膚上的某些神經細胞受到刺激時，比如受到觸控或擠壓時，它們會通過脊髓向大腦皮層裡的特定神經元簇發出一個電脈衝，大腦皮層隨之把觸控或擠壓轉換成一種有意識的知覺。20世紀30年代，加拿大神經外科醫生懷爾德·彭菲爾德（wilderpen?eld）曾經利用電探針畫出第一張人腦知覺對映圖。雖然彭菲爾德的工作在當時具有開創性意義，但他的探針很粗糙，畫出的對映圖不夠精確。梅爾則尼奇使用的新式探針是像頭髮絲那麼細的微電極，他希望藉此畫出精細得多的腦譜圖，從而為洞悉大腦結構提供新手段。
梅爾則尼奇首先從猴子頭骨上移走一小片，露出一小部分猴腦，然後把一個微電極插入猴子大腦皮層中的某個區域，這個區域負責記錄來自一隻猴手的感覺訊號。他開始輕叩猴子手上的不同部位，直至電極末端旁邊的神經元發出訊號。在接下來的幾天裡，經過數千次反覆插入電極之後，梅爾則尼奇最終繪製出一張「精細腦譜圖」，該圖具體到神經細胞個體每一分鐘的情況，可以反映猴子大腦處理手部感覺的過程。他又用另外5只猴子重複了上述實驗。
梅爾則尼奇的實驗繼續推進到第二階段。他用手術刀在猴子的手上切開一個口子，割斷了感覺神經。他想搞清楚，當外圍神經系統受到損壞，然後又被治癒時，大腦會作出怎樣的反應。他的發現讓自己大吃一驚。猴子手上的神經以雜亂無章的方式重新長了出來，不僅如此，猴子的大腦也出現了感覺混亂。譬如，梅爾則尼奇觸控猴子手上的一個手指關節時，大腦告訴猴子這個感覺來自手指尖。訊號混亂了，腦譜圖攪亂了。但是過了幾個月，當梅爾則尼奇進行同樣的感覺實驗時，他發現知覺混亂消失得一乾二淨。猴子大腦告訴猴子的資訊與它們手上實際發生的情況完全吻合。梅爾則尼奇認識到，大腦已經完成了自我重組，猴子的神經路徑已經自行編織成一張新地圖，這張新地圖與猴子手上新的神經排列相一致。
起初，梅爾則尼奇無法相信自己看到的結果。就像其他所有神經學家一樣，他所接受的也是成人大腦結構固定不變的理論。然而，他在實驗室裡剛剛看到的卻是6只猴子在細胞水平上經歷了迅速而又廣泛的結構重組。梅爾則尼奇後來回憶道：「我知道那是令人震驚的重組，不過我無法解釋這個現象。回顧當時的情形，我認識到自己已經看到了神經可塑性的證據。不過，我當時並不知道。我根本就不知道自己看到的是什麼。此外，在主流神經學界，沒有人會相信神經可塑性如此之強。」
梅爾則尼奇在一份學術期刊上發表了他的實驗結果，沒有人予以太多關注。但是他知道自己的工作有意義。此後30年間，他在另外很多猴子身上進行了很多次實驗，所有實驗都表明成年靈長類動物大腦具有廣泛的可塑性。在1983年發表的一篇論文中，梅爾則尼奇斷然宣稱：「這些結果與認為感覺系統是由一系列硬佈線的機器組成的觀點截然相反。」梅爾則尼奇的工作起初不被承認，後來終於引起了神經學界的認真關注。在我們的大腦如何工作這個問題上，他的結論最終引發了人們對流行理論大規模的重新評估。研究人員重新審視了自從詹姆斯和弗洛伊德那個時代以來的一連串科學實驗的結果，發現了大量關於大腦可塑性的例證。在被長期忽視之後，這些古老的研究現在得到了認真對待。
隨著腦科學的持續進步，大腦可塑性的證據不斷加強。神經學家利用靈敏的新式大腦掃描裝置以及微電極和其他探針，不僅在實驗室裡的動物身上，而且也在人身上做了更多實驗。所有這些實驗都驗證了梅爾則尼奇的發現。而且還揭示出了更多的東西：大腦可塑性並不限於大腦皮層中掌管觸覺的軀體感覺區域。可塑性是普遍存在的，我們所有的神經迴路，不管涉及的是觸覺、視覺、聽覺、移動、思考、學習、理解，還是記憶，實質上都得服從變化的規律。以往被普遍接受的理論遭到了拋棄。