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虽然自皮浪主张怀疑论，以为客观存在不可知之后，约五百年中，每隔若干时总有人继续宣传这种学说，但是在这个时期中出现的科学成绩却是对怀疑论的强有力的反驳。
在这个时期中，雅典仍是哲学思想的中心，但是科学活动的中心却在亚历山大城（虽然在这里也有人宣传怀疑论，如埃奈西德谟）。在这个北埃及的工商业繁荣的城市，在托禄米
王朝支持之下，出现了一个大学，有天文台，有植物园，有解剖室，有动物标本，有丰富的图书。在这里，有数学家、天文学家、地理学家和医学家等等在研究，得有很大的科学成绩。可以说，这个时期所得的对于心理的物质基础，神经系统的知识，直接地或间接地都与亚历山大城的学术活动有关。
自希波克拉底以后，希腊的医学知识逐渐进步，但是进展很慢，希波克拉底和亚里士多德都没有明白地认出神经；亚里士多德以为感觉是由静脉传到心脏而发生。这种知识的缺乏主要是由于解剖学的不发展。到了亚历山大城学派，用人体解剖，解剖学才有比较大的进步。
爱拉西司托拉特和赫洛菲尔是这个学派的两个对解剖学有贡献的人。爱拉西司托拉特（Erasistratus of Ceos，约公元前304—前257）最先知道神经的功能。他以为脑是心理的器官。他研究脑的结构、分部，认出脑膜和脑室。他知道脑发出神经，神经有传导感觉与传导运动两种不同作用。他以为感觉神经由脑膜发出，运动神经由脑体发出（这是错误的）。赫洛菲尔（Herophilus of Chalcedon，他的工作时期在公元前300年前后）也以脑为心理的器官，辨出脑的不同部分。可是以心脏为心理的器官之说还在流行。他们两个还以为神经是管状的，感觉和运动的冲动是由灵活精气（animal spirits）通过这种管道而往来传导的。
集古代医学的大成，加以自己的观察，构成一体系的，是格林
（Galen，130—200）。格林生于小亚细亚的拍加曼（Pergamum），曾到亚历山大城学医；后来在罗马行医，并讲学著书。他也像当时的医学家一样，以哲学为医学的基础；他发挥目的论的世界观，以为人体的构造的细节都是有目的的，例如，他以为胃神经的分支回绕盘结，目的在于使胃充满食物时不至过于张大。可是他不信神迹，以为上帝通过自然规律对世界起作用，近于自然神论。
格林以脑为心理的器官，对脑的构造有进一步的认识。他把脑质分为软硬部分，软部即大脑，硬部即小脑。他以为软部司感觉，硬部司运动。他也把神经分为软的和硬的，软的传感觉，硬的传运动。他发现几对脑神经，并知道它们的功用。
上文说，格林以脑为心理的器官，若是照格林的用语，应该说脑是理性灵魂的器官；理性灵魂的功能包括外部功能，即五种感官的功能和内部功能，即想象、判断、记忆和动作等。他以为非理性的灵魂的功能（略与情感相当）不在于脑，而在于心肝二脏；心是愤怒、刚健，或男性灵魂的中枢，肝是情欲、温柔，或女性的灵魂的中枢。
格林用动物作实验。他曾把动物的脊髓横切，发现横切断面之后的身体失去感觉和运动的功能。
格林也以为神经的传导是由灵活精气执行。灵活精气储存于后脑室。五官的感觉不同是由于灵活精气的不同。他以为感觉发生于神经，不发生于脑。
格林在心身关系上把身体放在第一位。他以为心理的和生理的作用只是同一生命的不同方面，所以心理不正常可以通过身体来治疗。人的恶性乃是一种病，由其体质不正常而起。自现在看来，他的看法是不全面的。
格林认为人的灵魂是物质的不同性质的配合，即气质。他曾著一书，论这种气质的类别。后人又继承希波克拉底学派的四体液之说，分人为四种气质，又把气质专指人的情感活动的特征。以气质专指情感特征不是格林和以前人的意义了。
格林强调人的心理的统一性。他以为感觉与理性不是截然分开的。理性需要感觉的材料才能够思维；理性活动、思维，实际是对于感觉或感觉间关系的认识，而感觉功能也含有理性的作用；狭义的感觉，只指感官受刺激，不含理性活动，但是感觉被认识，即知觉，就含有理性作用了。
格林对医学有很大功绩。但同时他却成了西方医学进步的障碍。这一部分地是由于他的目的论观点合乎基督教教会的正统教义，因此教会认格林医学为医学的正宗。格林体系到了十六世纪才渐渐失去权威，一直到十八世纪，才完全失势。
格林对于心理的生理基础的知识的贡献是很大的。由他起，脑作为心理的器官这个看法渐渐巩固。