Babadan gelen spermin annenin yumurtasıyla birleşmesiyle tek hücreli bir varlık olarak meydana gelen insanın ilk günlerdeki gelişimi son derece hızlı ve süreklidir. Bu süreçte basit, farklılaşmamış, sabitliği olmayan bir yapıdan karmaşık, yapısal ve işlevsel olarak özelleşmiş, sabit yapı kazanmış bir organizma gelişir. Döllenmeden 18 gün sonra 3 hücre tabakası belirir:
- Endodermden akciğer, karaciğer, sindirim sistemi organları vs.;
- Mezodermden kaslar, bağ dokusu, damar yapıları vs.;
- Betodermden ise sinir sistemi (beyin, omurilik), deri vb. organlar oluşur. Anne karnında 20. günde “nöral plak” olarak adlandırılan bir çöküntü oluşur ve bir hafta içinde bu çöküntü tümüyle kapanır.
Beyin gelişiminin en hassas dönemlerinden biri bu bebeğin baş bölgesinde gerçekleşen bu kapanma dönemidir. Bu kapanma yeterli olmazsa beyin kabuğunun gelişmemesine yol açabilir. Daha alt bölgelerde gelişen bir kapanma sorunu omurganın tümüyle kapanmadığı, böylelikle de omuriliğin hasar görme riskinin olduğu bir duruma neden olabilir. Bu yapının kapanmaması gebelik dönemi kontrollerinde, özellikle ultrasonografiyle tespit edilebilir. Ayrıca, gebeliğin planlandığı dönemden itibaren günlük 400-1000 mikrogram folik asit alımı bu riski azaltmaktadır.
Hücre düzeyindeki bölünmeler, göçler, farklılaşmalar, bir araya toplanıp çeşitli kümeler oluşturma, hücrelerarası bağlantılar oluşumu, hücre ölümü ve sonrasında yeniden yapılanma ve daha sonrasında hücrelerin bir kılıfla çevrilmesi (myelinizasyon) süreçleri ile merkezi sinir sistemi yapılanması devam eder. Bu oluşum sürecini büyük ölçüde genetik faktörler ve bunlara bağlı proteinler organize eder. Her hücre belirli genler tarafından yönetilen karmaşık bir programla yönlendirilir ve her hücrenin işlevi (örn. serotonin sentezleyen hücre) ve konumu (örn. lokus serulus) belirlenir. Hücrede hangi genlerin işlev yapacağı da belirli faktörlerle düzenlenir. Bu faktörler çevresel etkenlere, ortamın şartlarına duyarlıdır. Örneğin, belirli hormonların yüksek düzeyleri (öm. kortizol) ya da yetersizlikleri, çeşitli zehirli maddeler (öm. kurşun, cıva), enfeksiyon ajanları (öm. toksoplazma), travma vb. etkenler sinir sistemi yapılanmasını doğrudan ya da dolaylı olarak etkileyebilir. Ayrıca fiziksel etkenler (radyasyon), kimyasal etkenler (ilaçlar, alkol, nikotin), annenin diyeti (folik asit eksikliği), annenin hormonel hastalıkları da bu süreçte olumsuz roller üstlenebilir. Beyin ağırlığı doğumda erişkin beyninin % 25’ine; 1 yaşında doğum ağırlığının 2 kalına; 6 yaşında ise erişkin beyninin% 90’ına ulaşmış olur.