聖地亞哥·拉蒙·卡哈爾是19世紀西班牙病理學家，被稱作現代神經科學之父。拉蒙·卡哈爾首次對人類大腦進行了細緻的檢查。1887年拉蒙·卡哈爾在巴塞羅那大學工作，他發現重鉻酸鉀和硝酸銀可以將神經元染成深色，而周圍的細胞還都能夠保持透明。後來他回憶道，「染色後的神經細胞連最精細的分枝都變成了棕黑色，在透明的黃色背景映襯下顯示出了無可比擬的清晰度，就像用墨汁畫的素描一樣清晰」。這項神經細胞染色技術意味著拉蒙·卡哈爾能夠就人腦展開大量的研究，在過去使用最先進的顯微鏡是無論如何都做不到這一點的。這樣一來，他首次證明了神經元是構建中樞神經系統的基礎。
1943年，拉蒙·卡哈爾去世9年後，兩位人工智能研究人員在一篇很有影響力的論文中創建了首個正式的神經元模型，儘管文章的標題《神經活動內在概念的邏輯演算》稍顯呆板。
兩位研究人員麥卡洛克（McCulloch）和皮茨（Pitts）組成了一個不同尋常的組合。沃倫·麥卡洛克1898年出生在一個律師、工程師、醫生和神學家組成的家庭。他在當時被稱為「美國帽子之都」的新澤西州奧蘭治長大。麥卡洛克起初打算從政，但後來改變了主意，去耶魯大學學習了哲學和心理學，並對神經生理學，也就是神經系統的研究產生了濃厚的興趣。
皮茨比麥卡洛克小25歲，1923年出生在一個工人階級家庭，這樣的家庭似乎不太可能培養出神童。13歲時，皮茨為了躲避父親的虐待離家出走，露宿街頭。一天，他為了躲避一群地痞流氓的追趕躲進了圖書館。據說，皮茨在接下來的一周都泡在圖書館裡，讀完了三卷《數學原理》的數學教材。讀完以後，皮茨決定給該書的作者之一伯特蘭·羅素（Bertrand Russell）寫信，指出他認為第一卷中存在的根本錯誤。這封信給羅素留下了深刻的印象，他甚至邀請皮茨到英國劍橋大學學習，而皮茨卻沒有接受邀請。皮茨在不到20歲時就被蘇聯數學物理學家尼古拉斯·拉捨夫斯基（Nicolas Rashevsky）的著作深深吸引，拉捨夫斯基的著作主要涉及數學生物物理學領域。正是憑藉著這種能力，沃爾特·皮茨遇到了沃倫·麥卡洛克，並最終開始與其共事。
麥卡洛克和皮茨共同提出了針對機器內部複製的功能神經元的簡化模型。他們在1943年發表的論文中稱，從根本上來講，神經元是一個「邏輯單元」。他們還指出，由這類單元構成的網絡幾乎能夠完成所有的計算操作。