天有不测风云，张香桐万万没有想到，就在他读中学三年级那年，家里遭了火灾，全家赖以存身的几间屋子几乎全部被烧毁，闻讯赶回村里的张香桐，对着眼前凄凉的景象，对着愁眉不展的父亲和叔叔们，他心里隐隐感到，自己的读书梦已经做到尽头了。二话没说，他回到学校收拾行李，准备退学。
“香桐，先别忙着退学，我们大家帮你想想办法。”同学们挺热心，也挺义气。没过几天，同班同学小梁说到做到，跑来向张香桐报喜讯。 “有好办法了。我舅舅家正需要为几位表弟妹请家庭教师，我去跟舅舅说，你学问好，你就当这个家庭教师吧!”小梁的舅舅在保定府当官，家里财大气粗是不用说了。
张香桐望着热心的小梁，他打心眼里感谢这些好同学。想了想，他红着脸说：“当家庭教师对我来说再好不过，只是我想等中学毕业后再去，要是可以的话，能否先借200元大洋帮我渡过难关?”
他实在是觉得把握不大。没想到，小梁去跟他舅舅商量后，居然答应了这个条件，送来了200元大洋。靠着这200元大洋中的一半，张香桐一直维持到自己中学毕业，另一半送到小马村，帮助父亲和叔叔们渡过饥荒。 柳江是广西境内一条美丽的河流，丹洲便是柳江上游的一个江心小岛。这是一个住了几十户人家的名副其实的小岛，当地民风淳朴，加以景致优美，如果不是战乱，实在是一个再好不过的读书治学的好去处。张香桐就在那个小岛上一座空无一人的破庙里住了下来，看守着那些比性命还要宝贵的图书仪器。
当他意识到自己将会在这个小岛、这个破庙里住上一段时间时，他想到了因战乱而中断的研究，幸好，显微镜和一些常用的实验动物的脑组织连续切片标本他都随带在身边，那是因为，他早就想到，战争不会是短期的，在逃难中如果有条件，可以抽时间做点观察研究，至少不会让知识和业务荒废掉。于是，就在破庙大殿的一个角落里，张香桐摆起了一张方桌，他把显微镜和脑切片在桌上一字排开，心无旁骛，有滋有味地做起他的研究工作来。 1942年，张香桐正在贵阳安顺军医学校任教。一天，他在图书馆里读到一本约翰·弗尔顿写的《神经系统生理学》，觉得大有收益。在后来的一次聚会上，他表示了希望能在弗尔顿实验室进修的愿望，不想竟招来同事们的讥讽，有人笑他是痴人说梦，更有人毫不掩饰地嘲弄他：“像你这样的穷光蛋，要是能够去美国留学，太阳一定会从西边儿升起来。”憋着一口气，张香桐鼓起勇气，给弗尔顿这位享誉遐迩的神经生理学大师写了一封毛遂自荐的信。其实，他本人对此并不抱太大的希望，信寄出后不久，他就把此事遗忘了。
3个月后，他突然收到了一封国外来的电报。一开始，他还真有点丈二和尚摸不着头脑，他一个农家子弟出身的人，哪来的海外亲友?他以为是邮递员搞错了，所以，他都没有拆封，当场就退还给了邮递员。“请你送给药物学系的张鹏冲教授吧，他有不少海外关系。”一个小时后，邮递员转了个弯，又回到了他那里。
“张鹏冲教授说，这份电报肯定是给你的。”
这下，他变得认真了，一边拆开电报，一边极力地在记忆库进行着搜索。
电报内容很简单，只有三个英文单词：“YesLetterFollows“(意即：可以，余言见函。)
这时，他终于记起来了，3个月以前，他曾在一气之下，给弗尔顿教授发去过一封信。看来，太阳真要从西边儿升起来了。
自收到那封电报以后，他开始真正重视起求学一事来。他日盼夜盼，期待着那个不再是痴人说梦的结果。
又过了一个月，他翘首以盼的回信终于来到。按照惯例，那封信函是由耶鲁大学医学院院长弗朗西斯·布雷克签署的。信函内容为，对张香桐的申请表示欢迎，并准许他以访问学者身份在学校生理系工作，并承诺为他申请一份奖学金，足以维持他在美工作期间的全部生活费用，路费则由他自理。
变卖了衣服、书籍，最后，连珍藏了多年的一部善本书“Schaff’sTextbookofPhysiology”也一并卖出去了，张香桐终于凑足了赴美的路费。而后，他又马不停蹄地赶到战时陪都重庆，敲开了无数个衙门，填写了无数份表格，靠着耶鲁大学医学院院长弗朗西斯·布雷克签署的电报和信函，总算在半年之内办妥了出国手续。 1943年元旦前夕，西方人最注重与家人团聚的日子，一架从重庆飞往印度加尔各答的军用运输机上，走进一个惟一的乘客，他就是前往美国耶鲁大学深造的张香桐。
1946年，四十岁的张香桐以优异成绩获耶鲁大学博士学位。此后，他对大脑皮层研究的贡献日益显著。神经细胞的纤维有轴突和树突两种，轴突的传导神经冲动之功能广为人知，树突之功能至五十年代仍是知之者甚少。张香桐用当时的先进技术记录大脑皮层单位电位，着手研究树突的功能，被认为是研究大脑皮层树突功能的先驱者多年以后，这位著名脑科学家又以其卓越的研究成果被国际同行推崇的“神经生理学界的领袖人物之一”，1992年国际神经网络学会授予他终身成就奖。他始终没有忘记弗尔顿教授对他一以贯之的关爱和教诲。
弗尔顿教授夫妇没有子女，他们把张香桐当作自己的孩子一样关心和照料，张香桐在耶鲁大学学习和工作了十多年，几乎每年的圣诞节都是在弗尔顿教授家里度过的。
一代神经生理学家弗尔顿于1960年病逝。
1980年7月15日，张香桐赴美国波士顿参加1980年度的世界茨列休尔德基金会为包括他在内的4位国际科学家举行的颁奖典礼，通过基金会的精心安排，他得以与师母弗尔顿夫人在颁奖会场上重逢，一别20余年，弗尔顿夫人见到他的第一句话就是：
“非常高兴，我能看到你的帽子上又多插了一根鸡毛!”(印第安习俗：凡对本部落作出过重要贡献者，每立一次功劳，均由酋长亲自在其帽子上插一根鸡毛，以示表彰) 1949年10月1日，新中国成立。远在美国纽黑文的张香桐得知喜讯，频频给国内亲友写信，表达自己对祖国的思念之情，在一封给友人的信中，他写道：“闻国内解放后的新气象，甚感兴奋，我恨不得一步跳回去，参加这个新建国运动……我急于想报效祖国呀!”
1950年，由于众所周知的原因，美国政府对中国实行封锁政策，包括张香桐在内的许多中国科学家想要通过美国政府批准回国的计划成为泡影。张香桐一等就等了5年! 1955年7月，张香桐得到一个去北欧讲学的机会，一个计划在他的心中开始酝酿：取道北欧，返回祖国。他把这个打算告诉了他素所信赖的弗尔顿教授，弗尔顿凝视着眼前这个淳厚朴实的学生，十分诚挚地说：“香桐张，你应该回去，去为你的祖国服务!”
张香桐也把自己的这个打算告诉了房东休斯夫妇。这对善良的美国人显得恋恋不舍，他们一再地挽留与自己相处多年的中国房客：“这儿不是挺好的吗?这儿研究条件好，生活也安定舒服，还是不要回去吧!”
他们说的全是实话，但还是留不住张香桐。张香桐一直记着那位心理学家巴甫洛夫说的话：“无论我在做什么，我一直在想，只要精力许可，我就要首先为我的祖国服务。”
1956年，张香桐到达比利时，他将在那里参加一个国际生理学会议。自然，他在此前，已经做好了回国的一切准备。离开美国前，为了避免引起美国政府的怀疑，张香桐启程赴比利时时，在美国所有的积蓄、家具和藏书都没有动，只带了一些换洗的衣服，一套做实验用的电子仪器。颇有点故布迷阵的意思。
比利时国际生理学会议后，张香桐又继续在北欧诸国讲学，寻求回国的途径。时至金秋，瓜熟蒂落。经过不懈的努力，在欧洲的一些朋友们的热心帮助下，张香桐终于经芬兰的赫尔辛基，转道东欧和莫斯科，顺利回到北京。 祖国和人民对冲破重重困难归来的游子表示了热忱的欢迎，张香桐刚刚回到北京，时任中国科学院院长的郭沫若就设下家宴招待他，而后，陈毅副总理代表周总理接见了他。党和政府的关怀，如阵阵春风拂面，温暖着这位久离故土的游子的心。
是啊，在自己的祖国，张香桐处处感受到的，是春天一样的温暖。春风得意马蹄疾，不久，张香桐在方方面面的支持下，在中国科学院上海生理生化研究所建立了中枢神经系统生理实验室，这也是新中国第一个脑研究室。6年后，也就是1962年，在张香桐的带领下，又建起了神经组织培养实验室，在这个实验室里，已经能够成功培养成活人类大脑皮层单个神经元。
