尼采简直要绝望了。他在孩提时代就体弱多病，20多岁时在普鲁士军队的骑兵炮部队服役，因为从马上摔下来而受伤，此后身体一直没能完全康复。1879年，他的健康状况不断恶化，并被迫辞去巴塞尔大学哲学教授一职。在他34岁的时候，尼采开始环游欧洲，希望以此缓解疾病给他带来的痛苦。到了秋天天气变凉的时候，他会来到南方地中海的海滨，等到来年春天，又会回到北方瑞士的阿尔卑斯山，或者到位于莱比锡附近的母亲家里。1881年下半年，他在意大利港口城市热那亚租下了一间阁楼。尼采的视力越来越差，持续的看书写字成了一件让他精疲力竭、痛苦不堪的差事，更要命的是还会经常遭受头痛和呕吐的折磨。他被迫减少写作，并且担心很快就不得不完全放弃。
在无计可施的情况下，尼采订购了一台打字机，是丹麦制造的球形打字机。1882年年初，打字机送达尼采的租住地。这种打字机是此前几年由哥本哈根皇家聋哑学院校长马林汉森发明的，那是一台古怪而漂亮的机器，看上去就像一个色彩绚丽的针垫。包括大小写形式的52个字母、10个数字，还有标点符号，围绕着同一个中心在球面上凸起，按键的排列经过科学设计，以实现打字效率最大化。在按键的正下方是一个金属制成的曲面盘，上面放着打字纸。利用设计精巧的传动装置，金属盘就像钟表的齿轮一样，每按键一次，它就会向前移动一下。一个人经过充分的练习，每分钟用这种打字机打出的字符可以多达800个，从而使之成为有史以来速度最快的打字机。
球形打字机挽救了尼采，起码一度是这样。学会打字以后，他就可以闭着眼睛用指尖敲击键盘写作了。文字又可以重新从他的头脑中传递到纸上了。马林汉森的发明让尼采极为受用，因此他赋诗一首献给打字机：
这个球形打字机像我一样：由钢铁制成，
但在旅途中容易损坏。
使用我们的时候，要有极大的耐心和足够的机智，
还有灵巧的手指。
是年3月，柏林的报纸报道说，尼采“感觉比以往任何时候都好”，由于有了打字机，他“恢复了写作”。
不过，这台设备对尼采的作品产生了微妙的影响。作家兼作曲家海因里希·科泽利茨是尼采的挚友，他注意到尼采的写作风格发生了变化。尼采的散文变得更加严谨，更加简洁。关于这一点，还有一个颇具说服力的新证据：这台机器的力量——它那“源自钢铁质地的坚硬”——仿佛正在通过某种神秘莫测的超自然机制转换成打印在纸上的词句。科泽利茨在给尼采的一封信中写道：“通过这台机器，你甚至可能会喜欢上新成语。”他还现身说法，以自己的作品为例指出，“我在音乐和语言方面的‘思考’经常会取决于纸和笔的品质”。
尼采在回信中说：“你是对的。我们所用的写作工具参与了我们思想的形成过程。”
正当尼采在热那亚学习使用他的球形打字机的时候，在东北方向离他800公里的地方，一个名叫弗洛伊德的年轻的医学院学生正在维也纳的实验室里从事神经生理学研究。他的专业方向是鱼类和甲壳类动物神经系统解剖。通过实验，弗洛伊德猜想，人的大脑也像人体其他器官一样，是由许许多多彼此分离的细胞组成的。弗洛伊德后来扩展了自己的理论，进一步提出，细胞间的缝隙——他为此用了个术语叫“接触屏障”——在控制大脑功能、形成记忆和思想方面发挥着实质性的作用。他的结论在当时被排斥在主流科学观点之外。绝大部分医生和研究人员认为，大脑不是由细胞构成的，而是由单一、连续的神经纤维结构组成。即使在同意弗洛伊德的观点、认为大脑是由细胞组成的那些人中，也几乎没有人关注细胞之间的间隔会起什么作用。
因为忙于结婚成家，而且需要实实在在地增加收入，弗洛伊德很快放弃了研究员的工作，转而以心理分析学者的身份从事私人诊疗执业活动。不过，后来的研究证实了弗洛伊德年轻时的猜想。凭借放大效果更好的显微镜，科学家确认了离散神经细胞的存在。他们还发现，那些细胞，即我们的神经元，与其他人体细胞既有相同之处又有不同之处。神经元有一个中心内核，称为细胞体，负责执行所有细胞共同具有的功能。不过，神经元还有两种触须状的附属物——轴突和树突，它们负责发送和接受电脉冲。神经元被激活时，一个脉冲流会从细胞体传到轴突末梢，在那里触发化学物质的释放，这种物质称为神经递质。神经递质流过弗洛伊德所说的接触屏障——我们现在叫它突触，并附着在相邻神经元的树突上，在那个细胞上触发一个新的电脉冲。正是通过神经递质在突触之间的流动，不同的神经元之间才得以相互沟通，从而引导电信号沿着细胞之间复杂的通路向前传输。思想，记忆，情感，所有这些全都来自神经元之间发生的电化学性质的交互作用，居中调节的正是突触。
在整个20世纪期间，神经学家和心理学家对大脑惊人的复杂性表现出更充分的重视。他们发现，在人脑内部大约有1000亿个神经元，这些神经元形状各异，长度不等，从十分之几毫米到几十厘米长的都有。一个典型的神经元具有很多个树突（尽管只有一个轴突），而树突和轴突可能有多个分支及终端。一般的神经元大约有1000个突触连接，有些神经元的突触连接数量是这个数字的上百倍。在我们大脑内部，数千万亿个突触把神经元连接在一起，以我们迄今尚未探明的方式，形成一个密集的线路网，由此决定我们的思考内容、感觉方式和身份特征。
20世纪，就在有关人脑物理工作方式的研究不断取得进展的同时，一个陈旧的假设依旧岿然不动，大部分生物学家和神经学家一如几百年来的样子，仍然认为成人大脑的结构永远不会变化。在孩童时期，我们的神经元会连接到神经回路上，那个时候大脑具有可塑性。而到成年之后，神经回路就会固定不变。根据这一流行观点的说法，人脑有点像混凝土结构。年轻时浇铸成型之后，迅速凝固硬化为最终形式。一旦超过20岁，就不会有新的神经元产生，也不会有新的神经回路形成。当然，终其一生我们都会持续存储新记忆（也会丢失一些旧的），不过，随着机体的老化和神经细胞的消亡，成年时期人脑发生的唯一结构变化就是缓慢的衰退。
尽管成人大脑永恒不变这一观点的影响既广且深，不过还是有几个持不同意见者。通过观察人脑成长的过程，几个生物学家和神经学家发现，即便是成人的大脑也是可延展的，或者说也具有“可塑性”。他们认为，在人的一生当中，新的神经回路可以不断形成，旧的回路则可能会强化，也可能会弱化，甚至会彻底萎缩。1950年，英国生物学家j·z·杨在英国广播公司的系列广播讲座中提出，人脑实际上可能处于一种持续的流动状态，可以自动适应所要执行的任何任务。他说：“有证据表明，我们的大脑细胞确实是用进废退。因此，所有行为都会在神经组织上留下永久印记。”
杨不是最早提出这种意见的人。在此之前70年，美国心理学家威廉·詹姆斯（williamjames）已经描述了有关人脑可塑性的类似观点。他在其里程碑式的著作《心理学原理》（principlesofpsychology）一书中写道：“神经组织看起来被赋予了极强的可塑性。”正如对体内其他化合物的作用一样，“随着时间的推移，不管是外力还是内力，都能让那种结构变得跟以前有所不同”。詹姆斯在此前一篇有关习惯行为的生物学影响的文章中，满怀赞许地引用了法国科学家莱昂·迪蒙曾经打过的一个比方，用水在地上的流淌来说明经验对大脑产生的影响：“水流经过的地方，会自行冲出一条不断加宽、加深的沟渠。以后再有水流的时候，水会自然沿着以前的轨迹流淌。大脑内部也是这样，外部事物在神经系统中留下的印迹会为自己塑造出越来越合适的路径。在类似的外部刺激作用下，这些极其重要的通路即使曾经中断过，此时也会重现。”弗洛伊德最终也站在了反对主流意见的立场上。在他写于1895年但从未发表的手稿中，有一个“科学心理学计划”。他在其中主张，人脑尤其是神经元之间的接触屏障会因为人的经验而改变。
这样的猜想受到当时绝大多数脑科学家和内科医生的排斥，经常被他们嗤之以鼻。人脑的可塑性随着童年时代的结束而消失，“性命攸关的路径”一旦确定就不会加宽或变窄，更不用说改变路线了，他们一直对这样的观点深信不疑。这些人和西班牙大名鼎鼎的内科医生、神经解剖学家、诺贝尔奖得主卡哈站在一边。1913年，卡哈以不容置疑的语气宣称：“在成人大脑中枢，神经路径是固定不变的。”年轻时，卡哈本人曾经表达过对正统观点的质疑。1894年，他提出：“在一定的限度内，思考器官具有可塑性，通过精心指导的精神训练，是可以不断改进的。”但是，到最后他接受了传统观点，并成了这种观点最雄辩、最权威的捍卫者。
把成人大脑看做一成不变的物理器官，这样的观念脱胎并依附于“工业时代”的一个隐喻，那就是把人脑比喻成一个设计精巧的机械装置。神经系统就像蒸汽机或发电机一样，由许多零件组成，每个零件都有其专门的既定目标，每个目标都以其不可或缺的方式为设备整体的顺利运行作出贡献。这些零件在形态和功能上都不会改变，因为如果零件改变，立刻就会导致机器崩溃。在处理感官输入、指引肌肉运动、形成记忆和思想方面，大脑的不同区域，甚至单独的神经回路，都扮演着固定的角色。这些角色在儿童时代确立，此后不会因为受到影响而改变。对人脑而言，正如英国诗人华兹华斯所说，儿童的确是成人之父。
有关人脑的机械观念，既反映又反驳了笛卡尔在其1641年出版的《沉思集》（meditations）中提出的著名的二元论。笛卡尔主张，大脑和思想存在于两个分离的半球：一个是物质的，一个是精神的。物理上的大脑跟人体其他部分一样，是一个类似于钟表和水泵的纯机械装置，大脑通过零部件的活动来运作。但是，笛卡尔又认为，大脑的工作方式无法解释思想意识的运行机制。思想本来就存在于空间之外，不受物质法则约束。思想和大脑可以（通过笛卡尔所说的松果体做出的某些神秘行为）相互影响，不过二者在实质上是彻底分离的。在那个科学迅猛发展、社会急剧变化的时代，笛卡尔的二元论应运而生，发挥了安慰作用。现实有物质的一面，这属于科学的领域；现实也有精神的一面，这属于神学的范畴。二者永远不会相遇。
随着推理变成启蒙运动的新信仰，那种认为虚无的思想超出实验观察范围的观念似乎越来越不足为信了。就在科学家接受笛卡尔把大脑视为机器这一思想的同时，他们拒绝了二元论中关于“精神”的那一半。思想、记忆和情感不是精神世界的散发物，而是被看成大脑物理运行所预先确定的逻辑输出。意识是大脑运行的副产品。一位卓越的神经生理学家最终宣告：“精神一词可以休矣。”到了20世纪中叶，数字计算机——一种“会思考的机器”——出现之后，大脑是机器的隐喻出现延伸，而且更趋强化。这个时候，科学家和哲学家开始提到，我们的大脑回路，甚至还有我们的行为举止，就像电脑芯片中蚀刻在硅基质上的微观电路一样，都是“硬布线的”。
按照从事调查研究的精神病理学家诺尔曼·道伊奇（normandoidge）的说法，随着成人大脑不会改变的观点日益强化，并逐渐成为教条，后来就转变成了一种“神经学上的虚无主义”。道伊奇解释说，因为这种观点“造成了一种感觉，认为针对很多大脑问题的治疗是无效的，或者是没有根据的”，从而让患有精神疾病或者大脑受过损伤的人对治疗不抱什么希望，更不用说指望康复了。而且，由于这种观点“渗透到我们的文化当中”，最终“阻碍我们形成对人类天性的全面认识。既然人脑不能改变，那么由此而来的天性自然也是固定不变的了”。没有再生，只有衰退。我们只能受困于大脑细胞形成的冰冷混凝土结构当中——起码是受困于流行学说的冰冷混凝土结构中。
那是在1968年，我刚满9岁，还是一个在自家附近的小树林中到处乱跑的小孩。马歇尔·麦克卢汉和诺曼·梅勒（normanmailer）在黄金时段的电视节目中辩论。针对梅勒所描述的“人类加速进入超级科技世界”的问题，他们对由此产生的智力内涵和道德内涵争论不休。《2001太空漫游》完成首轮上映，留下了或迷茫困惑，或沉思遐想，或心生烦恼的观众。而在威斯康星大学麦迪逊分校一个安静的实验室里，迈克尔·梅尔则尼奇（michaelmerzenich）正在猴子的头骨上打孔。
时年26岁的梅尔则尼奇刚从霍普金斯大学取得博士学位，他的导师是神经学先驱科学家弗农·蒙特卡塞尔（vernonmountcastle）。梅尔则尼奇来到威斯康星，从事脑谱图方面的博士后研究。人体每个区域在大脑皮层中都有相应的代表，人们掌握这一知识已经有些年头了。皮肤上的某些神经细胞受到刺激时，比如受到触摸或挤压时，它们会通过脊髓向大脑皮层里的特定神经元簇发出一个电脉冲，大脑皮层随之把触摸或挤压转换成一种有意识的知觉。20世纪30年代，加拿大神经外科医生怀尔德·彭菲尔德（wilderpen?eld）曾经利用电探针画出第一张人脑知觉映射图。虽然彭菲尔德的工作在当时具有开创性意义，但他的探针很粗糙，画出的映射图不够精确。梅尔则尼奇使用的新式探针是像头发丝那么细的微电极，他希望借此画出精细得多的脑谱图，从而为洞悉大脑结构提供新手段。
梅尔则尼奇首先从猴子头骨上移走一小片，露出一小部分猴脑，然后把一个微电极插入猴子大脑皮层中的某个区域，这个区域负责记录来自一只猴手的感觉信号。他开始轻叩猴子手上的不同部位，直至电极末端旁边的神经元发出信号。在接下来的几天里，经过数千次反复插入电极之后，梅尔则尼奇最终绘制出一张“精细脑谱图”，该图具体到神经细胞个体每一分钟的情况，可以反映猴子大脑处理手部感觉的过程。他又用另外5只猴子重复了上述实验。
梅尔则尼奇的实验继续推进到第二阶段。他用手术刀在猴子的手上切开一个口子，割断了感觉神经。他想搞清楚，当外围神经系统受到损坏，然后又被治愈时，大脑会作出怎样的反应。他的发现让自己大吃一惊。猴子手上的神经以杂乱无章的方式重新长了出来，不仅如此，猴子的大脑也出现了感觉混乱。譬如，梅尔则尼奇触摸猴子手上的一个手指关节时，大脑告诉猴子这个感觉来自手指尖。信号混乱了，脑谱图搅乱了。但是过了几个月，当梅尔则尼奇进行同样的感觉实验时，他发现知觉混乱消失得一干二净。猴子大脑告诉猴子的信息与它们手上实际发生的情况完全吻合。梅尔则尼奇认识到，大脑已经完成了自我重组，猴子的神经路径已经自行编织成一张新地图，这张新地图与猴子手上新的神经排列相一致。
起初，梅尔则尼奇无法相信自己看到的结果。就像其他所有神经学家一样，他所接受的也是成人大脑结构固定不变的理论。然而，他在实验室里刚刚看到的却是6只猴子在细胞水平上经历了迅速而又广泛的结构重组。梅尔则尼奇后来回忆道：“我知道那是令人震惊的重组，不过我无法解释这个现象。回顾当时的情形，我认识到自己已经看到了神经可塑性的证据。不过，我当时并不知道。我根本就不知道自己看到的是什么。此外，在主流神经学界，没有人会相信神经可塑性如此之强。”
梅尔则尼奇在一份学术期刊上发表了他的实验结果，没有人予以太多关注。但是他知道自己的工作有意义。此后30年间，他在另外很多猴子身上进行了很多次实验，所有实验都表明成年灵长类动物大脑具有广泛的可塑性。在1983年发表的一篇论文中，梅尔则尼奇断然宣称：“这些结果与认为感觉系统是由一系列硬布线的机器组成的观点截然相反。”梅尔则尼奇的工作起初不被承认，后来终于引起了神经学界的认真关注。在我们的大脑如何工作这个问题上，他的结论最终引发了人们对流行理论大规模的重新评估。研究人员重新审视了自从詹姆斯和弗洛伊德那个时代以来的一连串科学实验的结果，发现了大量关于大脑可塑性的例证。在被长期忽视之后，这些古老的研究现在得到了认真对待。
随着脑科学的持续进步，大脑可塑性的证据不断加强。神经学家利用灵敏的新式大脑扫描设备以及微电极和其他探针，不仅在实验室里的动物身上，而且也在人身上做了更多实验。所有这些实验都验证了梅尔则尼奇的发现。而且还揭示出了更多的东西：大脑可塑性并不限于大脑皮层中掌管触觉的躯体感觉区域。可塑性是普遍存在的，我们所有的神经回路，不管涉及的是触觉、视觉、听觉、移动、思考、学习、理解，还是记忆，实质上都得服从变化的规律。以往被普遍接受的理论遭到了抛弃。