Neuronaalinen kehitys
Synnytystä edeltävän elämän toisella viikolla nopeasti kasvava blastokysta (solukimppu, johon hedelmöittynyt munasolu jakaantuu) litteytyy niin sanotuksi alkion levyksi. Alkiokiekko saa pian kolme kerrosta: ektodermi (ulkokerros), mesodermi (keskikerros) ja endodermi (sisäkerros). Mesodermin sisällä kasvaa notokordi, aksiaalinen sauva, joka toimii väliaikaisena selkärankana. Sekä mesodermi että notokordi vapauttavat kemikaalia, joka ohjaa ja saa viereiset erilaistumattomat ektodermisolut paksuuntumaan kehon selkäpuolisen keskiviivan suuntaisesti muodostaen hermolevyn. Neuraalilevy koostuu hermosolujen esiasteista, joita kutsutaan neuroepiteelisoluiksi ja joista kehittyy hermostoputki (ks. jäljempänä Morfologinen kehitys). Neuroepiteelisolut alkavat sitten jakautua, monipuolistua ja synnyttää epäkypsiä neuroneja ja neuroglioita, jotka puolestaan siirtyvät hermostoputkesta lopulliseen sijaintipaikkaansa. Kukin hermosolu muodostaa dendriittejä ja aksonin; aksonit pidentyvät ja muodostavat haaroja, joiden päätepisteet muodostavat synaptisia yhteyksiä valittujen kohdehermosolujen tai lihassyiden kanssa.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Tämän varhaiskehityksen huomattaviin tapahtumiin kuuluu miljardien hermosolujen hallittu vaellus, niiden aksonien kasvu (joista monet ulottuvat laajalti ympäri aivoja) ja tuhansien synapsien muodostuminen yksittäisten aksonien ja niiden kohdehermosolujen välille. Neuronien siirtyminen ja kasvu ovat ainakin osittain riippuvaisia kemiallisista ja fysikaalisista vaikutuksista. Aksonien kasvavat kärjet (ns. kasvukartiot) ilmeisesti tunnistavat erilaisia molekyylisignaaleja ja reagoivat niihin, jotka ohjaavat aksoneita ja hermohaarakkeita sopiviin kohteisiin ja eliminoivat ne, jotka yrittävät synapsia sopimattomiin kohteisiin. Kun synaptinen yhteys on muodostunut, kohdesolu vapauttaa trofista tekijää (esim. hermokasvutekijää), joka on välttämätön synapsia synapsoivan hermosolun selviytymisen kannalta. Fyysiset ohjausvihjeet osallistuvat kontaktiohjaukseen eli epäkypsien neuronien vaellukseen gliakuitujen telineitä pitkin.
Joillakin kehittyvän hermoston alueilla synaptiset kontaktit eivät ole aluksi tarkkoja tai vakaita, ja niitä seuraa myöhemmin järjestäytynyt uudelleenorganisoituminen, johon kuuluu monien solujen ja synapsien poistuminen. Joidenkin synaptisten yhteyksien epävakaus jatkuu, kunnes saavutetaan niin sanottu kriittinen ajanjakso, jota ennen ympäristön vaikutuksilla on merkittävä rooli hermosolujen asianmukaisessa erilaistumisessa ja monien synaptisten yhteyksien hienosäädössä. Kriittisen jakson jälkeen synaptiset yhteydet muuttuvat vakaiksi, eivätkä ympäristövaikutukset todennäköisesti muuta niitä. Tämä viittaa siihen, että tiettyihin taitoihin ja aistitoimintoihin voidaan vaikuttaa kehityksen aikana (myös syntymän jälkeisessä elämässä), ja joidenkin älyllisten taitojen osalta tämä sopeutumiskyky säilyy oletettavasti aikuisuuteen ja myöhäiseen elämään asti.