Les victimes de la Première Guerre mondiale ont offert aux neurologues une opportunité de recherche inégalée, bien que non désirée. En observant les dysfonctionnements physiques et psychologiques causés par les blessures de guerre, les neurologues ont pu relier des sous-départements de notre système nerveux central à des capacités spécifiques. En 1917, Julius Wagner Ritter von Jauregg a décrit la première solution de traitement psychiatrique clausal quand il a découvert le traitement d'inoculation du paludisme de la démence paralytique.

En 1920, Otto Loewi a réalisé la première expérience prouvant que la transmission nerveuse est un processus chimique. En 1922, les patients schizophrènes ont commencé à être traités par Somnifen-Dauerschlaf. Les patients ont reçu de fortes doses de Somnifen (un médicament barbiturique), les faisant dormir toute la journée pendant deux à trois semaines à la fois.

En 1929, Hans Berger a présenté le premier électroencéphalographe humain (EEG), un instrument de mesure et d'enregistrement de l'activité électrique du cerveau. L'invention de Berger est maintenant utilisée couramment comme test diagnostique en neurologie et en psychiatrie, et comme outil courant dans la recherche sur le cerveau. En 1933, Manfred Sakel rapporta ses premières découvertes expérimentales, testant l'efficacité du traitement par insuline-choc sur des patients schizophrènes à Berlin, en Allemagne. Des traitements somatiques pour la maladie mentale, tels que la thérapie électroconvulsive et la psychochirurgie, étaient en cours de développement. Ces traitements étaient basés sur le modèle biologique de la pathologie mentale qui suppose que la maladie mentale est le résultat d'un déséquilibre biologique dans le corps et peut être comparée à des maladies physiques.

Au cours des années 1930, avec son collègue Herbert Jasper, Wilder Penfield a inventé la procédure montréalaise par laquelle il traitait les patients atteints d'épilepsie sévère en détruisant les cellules nerveuses du cerveau à l'origine des crises. Avant l'opération, il stimulait le cerveau avec des sondes électriques alors que les patients étaient conscients sur la table d'opération (sous anesthésie locale uniquement), et observait leurs réponses. De cette manière, il pourrait cibler plus précisément les zones du cerveau responsables, réduisant ainsi les effets secondaires de la chirurgie. Cette procédure est encore utilisée avec succès aujourd'hui.

En 1935, Egas Moniz, un neurologue portugais, a réalisé la première lobotomie au monde. Dans les années qui suivirent, Walter Freeman et James W. Watts réalisèrent les premières lobotomies aux États-Unis. Le but recherché de la lobotomie était de calmer des patients violents ou émotifs incontrôlables, et elle s'est avérée - au début - efficace. Cependant, mis à part un taux de mortalité de vingt-cinq pour cent, les lobotomies ont également abouti à des patients qui étaient incapables de contrôler leurs impulsions, étaient anormalement calmes et superficiels et / ou présentaient une absence totale de sentiment. L'utilisation de la pratique a diminué avec l'introduction de drogues psychoactives. En 1949, Egas Moniz reçoit le prix Nobel pour son travail.

En 1936, les médecins italiens Ugo Cerletti et Lucio Bini ont administré la première thérapie de choc utilisant l'électricité à un patient schizophrène et ont obtenu des résultats positifs. Ce traitement s'est rapidement répandu et a été utilisé le plus souvent aux États-Unis et en Europe. Malgré des cas d'abus antérieurs, ce traitement est toujours utilisé avec succès aujourd'hui, mais avec des réformes importantes. En 1937, H. Houston Merritt et Tracy J. Putnam ont décrit leurs résultats remarquables en utilisant la phénytoïne pour traiter les absences majeures et les crises psychiques équivalentes (épilepsie).

Walter Rudolf Hess, physiologiste suisse, a remporté le prix Nobel en 1949 pour la cartographie des zones du cerveau impliquées dans le contrôle des organes internes. Hess a utilisé des techniques de stimulation cérébrale développées à la fin des années 1920, utilisant des électrodes pour stimuler le cerveau dans des régions anatomiques bien définies. Cela lui a permis de cartographier des régions du cerveau à des réponses physiologiques spécifiques. En stimulant l'hypothalamus, il pouvait induire des comportements allant de l'excitation à l'apathie; en fonction de la région de stimulation.

Toujours en 1949, le psychiatre australien, J.F.J Cade, a introduit le médicament psychotrope Lithium, et l'ère de la psychopharmacologie a décollé. Une série de médicaments antipsychotiques à succès ont été introduits dans les années 1950 qui ne guérissaient pas la psychose mais étaient capables de contrôler ses symptômes. En 1952, la chlorpromazine (communément appelée Thorazine) a été introduite comme le premier des médicaments antipsychotiques découverts en France.

L'imipramine a été, à la fin des années 1950, le premier antidépresseur tricyclique à être développé. En septembre 1958, lors du premier congrès international de neuropharmacologie à Rome, en Italie, le Dr Freyhan, de l'Université de Pennsylvanie, aux États-Unis, a été l'un des premiers cliniciens à discuter des effets de l'imipramine dans un groupe de 46 patients, dont la plupart ont reçu un diagnostic de «psychose dépressive».

Les patients ont été sélectionnés pour cette étude sur la base de symptômes tels que l'apathie dépressive, un retard cinétique et des sentiments de désespoir et de désespoir.

Au cours des années 1970, le développement de nouvelles technologies de numérisation a soudainement permis aux médecins et aux chercheurs d'examiner de plus près le cerveau sans ouvrir le crâne. En 1972, G. N. Hounsfield de EMI Limited de Londres, en Angleterre, a produit le premier prototype d'une tomographie axiale informatisée (CAT). Le médecin et scientifique américain Raymond Damadian a créé le premier appareil d'imagerie par résonance magnétique (IRM) au monde tout en recherchant les propriétés analytiques de la résonance magnétique.

En 1974, M. E. Phelps, E. J. Hoffman et M. M. Ter Pogossian ont développé le premier scanner de topographie par émission de positons (TEP), une machine qui fournit des informations visuelles sur l'activité du cerveau. Les médecins utilisent des TEP pour surveiller des éléments tels que le flux sanguin et l'utilisation de l'oxygène dans le cerveau.

Au début des années 90, le président américain George H. W. Bush a déclaré la décennie «Décennie du cerveau», soulignant l’orientation politique que les maladies liées au cerveau commençaient à prendre. En 1993, le gène responsable de la maladie de Huntington a été identifié. En 1994, Alfred G. Gilman et Martin Rodbell ont partagé le prix Nobel pour leur découverte du groupe de protéines dans les cellules humaines appelé récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) et leur rôle dans la transduction du signal.

En raison de leur pertinence physiologique et physiopathologique, les RCPG deviendraient des cibles très efficaces pour une grande partie des médicaments modernes. En 1995, la première intervention efficace pour un AVC en cours a été démontrée par le Dr John R. Marler et ses collègues.

En 2013, Ernst Bamberg et al. a remporté le prix du cerveau de la Fondation européenne de recherche sur le cerveau Grete Lundbeck pour leur invention et le perfectionnement de l'optogénétique.

La technique révolutionnaire permet d'activer ou de désactiver des populations génétiquement spécifiées de neurones avec de la lumière, offrant non seulement la possibilité d'élucider les caractéristiques des circuits neuronaux normaux et anormaux, mais également de nouvelles approches pour le traitement des maladies cérébrales.