對大腦內部和最外層可見部分的精細研究，一直以來相對滯後。為何這些部分研究會在長達幾個世紀的時間裏遭到忽視呢？有人認為，從古典時期到至少16世紀，人們的注意力都集中在腦組織的明顯空隙上。約4世紀末，拜占庭的波塞多紐（Posidonius）是最早認為腦具有精神能力的人之一。幾十年後，拜占庭醫生埃提烏斯（Aetius of Amida/ Aezio di Amida）證實了這一點。他說，資料顯示：如果大腦前部產生病變，隻會影響想象力；而如果正中腦室受損，人就會失去理性；如果大腦後部受到影響，上述兩種能力都會丟失，包括記憶的能力[41]。埃梅薩（現敘利亞）主教內梅西奧（Nemesio），曾在4世紀下半葉寫過一篇論述人類本質的論文，他認為靈魂是“無形性實體”（asomatos ousia），不屬於物質，但它與身體緊密相連，如同光與空氣的結合。因此，靈魂不能被定位。盡管靈魂的某些功能會在產生“靈氣”的腦室或是其他不同的腦室裏實現[42]。
此後不久，希波的奧古斯丁（Agostino d'Ippona）就證實了內梅西奧論斷的正確性。醫學文獻中提到他列出了三種腦室：第一種位於麵部附近，是感覺器官的發源地；第二種位於腦後，靠近大腦底部，擁有運動功能；第三種則在另外兩種之間，擁有記憶功能。當這三個區域受到疾病影響時，它們就會有病理性的表征。奧古斯丁敏銳地指出，靈魂仿佛有自主意識，並不服從於腦的這些部分：靈魂指導腦，並通過腦的各個部分滿足身體和生命的需要。［《創世記字解：十二部》（De Genesi ad litteram libri duodecim），第7章，第18.24節］。而對於記憶功能的論述，在其作品《懺悔錄》（第10章，15—16頁；第11章，27—28頁）中得到了擴展。他認為記憶是一個巨大的主觀內部空間，容量無法估計，有一種神秘的力量，所以不可能僅僅依賴一個小小的器官。