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프랑스 근대 신체인류학의 발달과 밀접한 관련이 있는 사람이며, 그의 뇌병변에 관한 연구는 실어증, 즉 단어들을 구사하고 음절을 구성하는 능력의 소실이나 장애의 원인을 이해하는 데 중대한 공헌을 했다.

그는 파리의 에콜 데 조트 제튀드(École des Hautes Études)에 인류학 실험실을 설립했고(1858), 파리 인류학협회에도 실험실을 설립했다(1859).

브로카의 많은 연구들은 인류 종족들의 두개골 비교에 집중되어 있다. 그는 독자적 기술과 방법을 이용해서 뇌의 형태·구조 및 국소해부학을 연구했고 선사시대 두개골들의 단면을 연구했다. 1861년 그는 뇌의 왼쪽 전두엽(前頭葉)에 언어를 구사하는 데 관여하는 영역이 있음을 발견하여 이를 발표했는데, 그 이후 이 영역은 브로카회(回)로 알려져 있다. 이로써 그는 국소적 뇌기능을 해부학적으로 증명한 최초의 사람이 되었다.

그는 〈인류학잡지 Revue d'anthropologie〉를 창간했으며(1872), 파리에 인류학학교(École d'Anthropologie)를 세워 이곳의 교장이 되었다. 그는 5권으로 된 〈인류학 회고록 Mémoires d'anthropologie〉(1871~78)을 썼다.