Nel 1861, grazie a un'autopsia eseguita sul corpo di un suo paziente che da vivo aveva mostrato segni di inabilità a parlare, Broca scoprì la presenza di una lesione nell'emisfero cerebrale sinistro, originata dalla sifilide, e proprio a questo danno addebitò la difficoltà a esprimersi del paziente. Ancora oggi i cervelli di alcuni pazienti analizzati da Broca vengono esposti nei musei della scienza francesi.