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17세기부터 신경해부학이 발전하기 시작했다. 신경해부학은 17세기와 18세기에 육안적인 관찰이 지속적으로 이루어졌고, 19세기 초반에는 거의 완성되어 신경해부학의 개념이 확립되던 시기였다. 17세기 초반 발견된 현미경은 17세기 후반에 실제로 사용되었고, 19세기에는 특히 뇌 내부의 미세한 구조에 대한 많은 발견이 이루어졌다.

19세기 후반 염색 방법이 발달하면서 더욱 현미경적 관찰이 많이 이루어졌으며, 실험적 신경 해부학적 방법이 개발되기 시작하였다. 19세기 말에서 20세기 초에 신경원설^각주1) 에 대한 논쟁이 있었으나 이 문제가 마무리되면서 신경계 구조 연구의 비약적 발전의 전단계에 도달하게 되었다.

19세기의 신경해부학 분야는 크게 진일보하였는데 유능한 학자들의 연구 결과가 많이 발표되었다. 유명한 스코틀랜드 해부학자이며 외과의사인 찰스 벨^각주2) 은 1807년 운동신경들로부터 감각신경을 구분하였고, 신경계통을 이해하는 데 크게 공헌하였다.

또한 19세기 초 태아와 동물들의 신경계통을 비교 연구하는 비교신경해부학자들이 많은 연구 업적을 남겼는데, 그 중에서 프리드리히 티데만(Friedrich Tiedemann, 1781∼1861년), 프랑소와 로레(Francois Leuret, 1797∼1851년), 루이스 그라티올레(Louis Pierre Gratiolet, 1815∼1865년) 등이 잘 알려져 있다. 또한 19세기 초반부터 현미경을 이용하여 뇌조직의 미세구조를 연구하는 현미경해부학이 발달하게 되었는데 이를 통해 신경계의 여러 미세구조들이 발견되었고 신경세포의 구성과 기능을 이해하는 길이 열리게 되었다.