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脑科学部门的成立要归功于20世纪60年代末和70年代初魏茨曼研究所实施的两个并行计划。它们反映了当代生物学和实验心理学概念和方法论的发展。分子生物学革命，连同伴随而来的膜生物化学、电生理学和计算机科学的进步，引发了对大脑和行为的科学方法的显著转变。两位当地的神经科学新时代的先驱是已故的乌列·利陶尔(Uriel litauer)和已故的大卫·塞缪尔(David Samuel)。利托尔是一名分子生物学家，他亲眼目睹了分子生物学的早期发展，并打算将成功破译遗传密码和蛋白质合成的相同方法和方法应用到神经功能的基础研究中。20世纪60年代末，利陶尔在美国国立卫生研究院休假期间提出了他的想法，并在生物化学系建立了一个适度的神经化学单位。他的兴趣与他的年轻同事伊斯雷尔·西尔曼(Israel Silman)不解而合。西尔曼在哥伦比亚大学(Columbia University)从事了胆碱能系统的博士后研究后，刚刚回到魏茨曼生物物理系。20世纪70年代中期，他们与他们的学生和几名来自国外的新成员一起，在“大脑的关键在于它的分子”的概念框架的指导下，在乌尔曼大楼(Ullman Building)塑造了一个新的独立神经生物学系的核心。几年后，该部门搬到了新建的迈耶大楼的一个专门研究区域。

与此同时，戴维·塞缪尔(David Samuel)，一位经过训练的物理化学家(也是魏茨曼学院唯一一位真正的子爵)，开始着迷于将同位素应用于大脑成像的可能性，并使用这种方法来识别大脑行为的基底。1966年，他刚从伯克利休假回来，在那里他与人合著了科学在一篇关于大脑和行为的论文中，他获得了魏茨曼大学第一笔专门用于大脑研究的资金。他用这笔资金在化学系的同位素研究部门建立了一个大脑研究单位。在神经生物学系研究的老鼠、电鳗和果蝇的组织培养中，塞缪尔和他的年轻成员不仅在迷宫中添加了更多的老鼠，而且还添加了两栖动物和灵长类动物。虽然神经生物学系最初的重点是分子和细胞神经科学，同位素研究部门的小组，在20世纪70年代初搬到帕尔曼大楼，是电路和系统神经科学，以及实验心理学。

在20世纪80年代中期，根据已故的Aryeh Dvoretzky (Weizmann 1986-1989年的主席)任命的委员会的建议，决定选择脑科学作为两个旗舰研究领域之一(另一个是物理学院的亚微米研究)。接替德沃雷兹基担任总统的哈伊姆·哈拉里(Haim Harari)采用了这种“大科学”政策，并大力推广和执行。在脑研究方面，这包括将上述脑研究单位合并到神经生物学系，随后进行系统招聘，创建第一个脑研究中心，重建Yaglom大楼，最后，通过建造Arison大楼。这在神经生物学系目前的物理设施中达到了顶峰，在相互连接的Arison、Yaglom/Benoziyo和Leonesco建筑中，在1990年代增加了fMRI设施。这导致了一个更大、更繁忙的系，结合了分子神经生物学和系统神经科学，多年来，一系列优秀的人才涌入，为系带来了额外的前沿方法，进一步扩大了神经科学前沿研究项目的范围。