Стремление объяснить психические расстройства за счет особых функциональных состояний головного мозга можно найти в трудах философов и врачей глубокой древности. Однако специальные описания состояния нервной системы для нормальной психической деятельности и психических расстройств, а также рекомендации для их лечения впервые встречаются в трудах Галена. В иерархии различных органов человека ведущую роль он отводил нервной системе. Такие заболевания, как мания и сумасшествие, он объяснял необычным возбуждением мозга и соответственно этому предлагал лечебные рекомендации.
Определенный интерес для психиатрии представили работы английского нейрофизиолога Дж. Джексона. Он развивал концепцию об особенностях структурно-функциональных отношений в ЦНС. Дж. Джексон отмечал, что развитие ЦНС характеризуется усложнением структуры и функций и контролем более высоких новых организованных структур над более старыми мозговыми структурами. При поражении ЦНС прежде всего страдают наиболее высокоорганизованные, молодые структуры и высвобождаются из-под их контроля более старые структуры. В одной из своих работ «О факторах помешательства» он описал глубину диссоциации высших мозговых центров в соответствии со степенью психических расстройств. Он выделил позитивные и негативные симптомы помешательства. Негативными он считал симптомы, указывающие на распад структуры и выпадение той или иной ее функции, позитивными — активность сохранившихся нейрофункциональных уровней. Сюда были отнесены иллюзии, бред, нарушения поведения и некоторые эмоциональные состояния. Дж. Джексон употреблял как синонимы понятия диссолюции и автоматизации функций. В связи с этим он отмечал, что при помешательстве всегда имеется усиление субъективности сознания. Вместе с тем, согласно концепции Дж. Джексона, физические и психические процессы протекают параллельно и остаются полностью изолированными друг от друга. В философско-методологическом плане он занимал откровенно дуалистическую позицию. Его идея о негативных и позитивных или продуктивных психических расстройствах, а также уровнях поражения психики нашла применение и развитие в клинической психиатрии.
Важнейшим этапом в развитии нейрофизиологии явилось учение о рефлексах, которое полностью является заслугой отечественной и советской физиологии. Гениальные мысли И. М. Сеченова о рефлексах были претворены И. П. Павловым в стройное, полностью экспериментально обоснованное учение об условных рефлексах головного мозга. Многочисленными исследованиями И. П. Павлова и его учеников было показано, что механизм условного рефлекса лежит в основе ряда функциональных проявлений организма животных и сложных форм их поведения. Особенно важно то, что И. П. Павловым и его учениками не только были продемонстрированы пути применения условнорефлекторных моделей, полученных в экспериментах на животных, для объяснения некоторых особенностей деятельности организма и поведения человека, но и было выдвинуто положение о второй сигнальной системе — специфичной форме деятельности человека. Учение И. П. Павлова в 50-х годах получило широкое распространение в советской психиатрии. В некоторых случаях имело место упрощенное толкование с позиций учения И. П. Павлова сложных психопатологических проявлений. В целом учение И. П. Павлова, многие его положения, получившие развитие в работах его учеников, оказали огромное научно-методическое и практическое влияние на психиатрию. Интенсифицировались исследования по изучению этиологии и патогенеза многих психических заболеваний с методологических позиций, обеспечивающих наибольшую результативность. Использование данных экспериментальных исследований по условнорефлекторной деятельности в психиатрии много дало для понимания ряда психопатологических проявлений у больных, оцениваемых ранее сугубо психологически.
Некоторые положения учения И. П. Павлова способствовали формированию особого подхода в терапии психически больных — щадящего режима, охранительной терапии, особенно на ранних этапах развития болезни. Была разработана и активно внедрялась методика сонной терапии и, в частности, электросна, предложенная В. А. Гиляровским и М. Н. Ливенцевым. Учение И. П. Павлова послужило также стимулом к появлению бихевиоральной концепции в зарубежной психиатрии, ориентирующей на изучение стимулов и характера ответных реакций без учета особенностей нейрофизиологических механизмов, определяющих эти реакции. Эта концепция по своей природе эклектична. Для объяснения патогенеза ряда психопатологических проявлений представители этого направления применяют как механизмы формирования условных рефлексов, так и принципы психодинамической концепции, рассматривая неврозы и некоторые другие проявления психических нарушений как результат закрепившихся в детстве патологических связей (неправильное обучение). Ими также предложен специальный вид лечения таких состояний — бихевиоральная терапия, направленная на разрыв этих патологических, условнорефлекторных связей.