Fondamentali furono le scoperte neurocitologiche di Golgi che capovolsero le concezioni di neurofisiologia cellulare dell'epoca. Secondo il modello dominante di Joseph von Gerlach, un istologo tedesco molto noto per avere introdotto nuovi metodi di colorazione dei tessuti con il carminio e successivamente con il cloruro d'oro, le cellule nervose erano anastomizzate in un labirintico sincizio, attraverso la fusione dei loro dendriti, chiamati all'epoca prolungamenti protoplasmatici (rete protoplasmatica di Gerlach). Questo intricato reticolo, secondo Gerlach, avrebbe realizzato un sistema di collegamento anatomico (e funzionale) fra i diversi elementi nervosi, attraverso un continuum intercellulare. Da esso avrebbero preso origine fibre che si andavano mielinizzando, per generare poi una seconda rete più grossolana. Le fibre nervose "midollate" potevano originare secondo due modalità: o direttamente dal reticolo interdendritico, oppure direttamente dall'assone (chiamato all'epoca cylinder axis o prolungamento nervoso) emergente dal corpo cellulare. Era un modello che si poneva in esplicito contrasto con la teoria cellulare: il sistema nervoso non era il risultato dell'assemblaggio di tanti "mattoni" elementari giustapposti a mosaico, ma aveva l'aspetto di un gigantesco telaio di "fili" che inglobavano tanti corpi cellulari.
Si iniziò quindi a pensare che alla base delle funzioni nervose vi fosse una struttura reticolare, e questa idea si sposava bene con la metafora della rete telegrafica riferita alla fisiologia nervosa, esplicitamente proposta da Hermann von Helmholtz, Emil du Bois-Reymond e da altri esploratori del territorio di confine fra fisica e biologia.
Golgi dimostrò che i dendriti non si fondevano in una rete e scoprì che l'assone (all'epoca chiamato cylinder axis) era un elemento costantemente presente nelle cellule nervose. La scoperta neurocitologica fondamentale, soltanto vagamente intuita in precedenza, fu tuttavia la ramificazione degli assoni. Osservazioni che minavano alla radice il reticolarismo di Gerlach. Era dunque l'assone, secondo Golgi, la via attraverso cui avveniva la trasmissione dell'impulso nervoso a distanza, e non il dendrite a cui egli, tentativamente, assegnò funzioni trofiche. Tuttavia l'inventore della reazione nera non abbandonò il "paradigma " reticolarista. All'inizio degli anni Settanta era ancora influente la visione neurofisiologica "olistica" o "globalistica" sostenuta fin dalla prima metà del secolo da Jean Pierre Flourens, secondo la quale la corteccia cerebrale, nell'esercitare le sue funzioni, avrebbe svolto un'azione "d'insieme". Ipotesi che si coniugava bene con un modello cellulare a "vasi comunicanti" dove ogni elemento era in rapporto diffuso con tutti gli altri per mezzo di una rete sinciziale. Quando Golgi osservò i vetrini ottenuti con la reazione nera dovette pensare che se la rete non esisteva fra i dendriti, dovesse certamente esistere fra le ramificazioni degli assoni, appena scoperte. Nasceva così la teoria della rete nervosa diffusa entro la quale la trasmissione nervosa non era "isolata" lungo vie preferenziali, ma si propagava per contiguità a tutto il sistema nervoso9. Alla base della rete nervosa vi doveva essere o la fusione degli assoni oppure un loro intimo intreccio; il fattore fisiologico fondamentale del modello era costituito dalla trasmissione diffusa dell'impulso nervoso (più che l'esatta definizione delle modalità di relazione nervosa), quasi a campi di elettiva o prevalente propagazione. Un gigantesco telaio avrebbe dunque fatto da supporto alla comunicazione fra le varie regioni del sistema nervoso. La novità del modello reticolarista di Golgi fu tuttavia, oltre al ruolo assegnato agli assoni come substrato nella comunicazione all'interno del sistema nervoso, la connotazione funzionale della rete, concepita come vero organo fisiologico in grado di render conto della complessità delle proprietà cerebrali. E forse per la prima volta, nella storia della scienza, il concetto di rete veniva messo in relazione esplicita con una funzione complessa. Anche se la rete di Golgi era ovviamente altra cosa rispetto alle attuali reti neurali, mi pare che vi siano, nella sua visione, degli elementi di modernità che non vanno disconosciuti. Solo nel ventesimo secolo diventerà infatti quasi un luogo comune pensare alle reti (una delle parole che meglio esprime l'idea di modernità in campo scientifico) come al substrato materiale della complessità. A Golgi sfuggì, tuttavia, che il solo concetto di rete era insufficiente a rendere conto delle funzioni neurologiche; infatti senza un nodo destinato a compartimentalizzare l'energia nervosa attraverso un meccanismo valvolare presente fra cellula e cellula, in grado di incanalare e rendere unidirezionali gli impulsi, impedendone quindi la dispersione e il decadimento, il sistema non avrebbe potuto assicurare la divisione del lavoro e l'ordine di successione delle funzioni neuropsichiche. Queste, per Golgi, erano forse assicurate dalla densità differenziale della rete fra zona e zona, il fatto che in certe regioni fosse più ricca o più lassa. Forse, nella sua visione, quest'idea avrebbe potuto giustificare l'articolata differenziazione funzionale da provincia a provincia, all'interno del sistema nervoso.
Golgi mantenne per tutta la vita questa visione dei rapporti cellulari all'interno del sistema nervoso che si sviluppò nella sua mente negli anni Settanta e nei primi anni Ottanta. Quando nel 1886-87 aveva ormai abbandonato quasi del tutto gli studi neuroanatomici, dedicandosi ad altri argomenti di studio, emerse l'idea che anche il tessuto nervoso fosse composto da singole cellule isolate e non fuse in una rete: nasceva la teoria del neurone. Proposta dapprima dagli svizzeri Wilhelm His e August Henri Forel e battezzata da Wilhelm Waldeyer nel 1891, diventò con le straordinarie indagini di Santiago Ramón y Cajal10 il "paradigma" fondamentale della neurologia e della neurobiologia, la base concettuale delle neuroscienze contemporanee.
(9) Golgi 1891
(10) Ramón y Cajal 1889a; 1889b; 1891a, 1891b; 1909-11; 1917