圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔是19世纪西班牙病理学家，被称作现代神经科学之父。拉蒙·卡哈尔首次对人类大脑进行了细致的检查。1887年拉蒙·卡哈尔在巴塞罗那大学工作，他发现重铬酸钾和硝酸银可以将神经元染成深色，而周围的细胞还都能够保持透明。后来他回忆道，“染色后的神经细胞连最精细的分枝都变成了棕黑色，在透明的黄色背景映衬下显示出了无可比拟的清晰度，就像用墨汁画的素描一样清晰”。这项神经细胞染色技术意味着拉蒙·卡哈尔能够就人脑展开大量的研究，在过去使用最先进的显微镜是无论如何都做不到这一点的。这样一来，他首次证明了神经元是构建中枢神经系统的基础。
1943年，拉蒙·卡哈尔去世9年后，两位人工智能研究人员在一篇很有影响力的论文中创建了首个正式的神经元模型，尽管文章的标题《神经活动内在概念的逻辑演算》稍显呆板。
两位研究人员麦卡洛克（McCulloch）和皮茨（Pitts）组成了一个不同寻常的组合。沃伦·麦卡洛克1898年出生在一个律师、工程师、医生和神学家组成的家庭。他在当时被称为“美国帽子之都”的新泽西州奥兰治长大。麦卡洛克起初打算从政，但后来改变了主意，去耶鲁大学学习了哲学和心理学，并对神经生理学，也就是神经系统的研究产生了浓厚的兴趣。
皮茨比麦卡洛克小25岁，1923年出生在一个工人阶级家庭，这样的家庭似乎不太可能培养出神童。13岁时，皮茨为了躲避父亲的虐待离家出走，露宿街头。一天，他为了躲避一群地痞流氓的追赶躲进了图书馆。据说，皮茨在接下来的一周都泡在图书馆里，读完了三卷《数学原理》的数学教材。读完以后，皮茨决定给该书的作者之一伯特兰·罗素（Bertrand Russell）写信，指出他认为第一卷中存在的根本错误。这封信给罗素留下了深刻的印象，他甚至邀请皮茨到英国剑桥大学学习，而皮茨却没有接受邀请。皮茨在不到20岁时就被苏联数学物理学家尼古拉斯·拉舍夫斯基（Nicolas Rashevsky）的著作深深吸引，拉舍夫斯基的著作主要涉及数学生物物理学领域。正是凭借着这种能力，沃尔特·皮茨遇到了沃伦·麦卡洛克，并最终开始与其共事。
麦卡洛克和皮茨共同提出了针对机器内部复制的功能神经元的简化模型。他们在1943年发表的论文中称，从根本上来讲，神经元是一个“逻辑单元”。他们还指出，由这类单元构成的网络几乎能够完成所有的计算操作。