Sinir sisteminin gelişimi, embriyodaki genetik bilgi, beslenme ve hücresel ve moleküler sinyaller tarafından yönlendirilir. Beyin ve omurilik gebeliğin erken döneminde oluşmaya başlar, olgunlaşması yıllar alır. İnsanlarda, doğumdan sonra çocukların sinir gelişimini etkileyen faktörler duyu organlarını, çevreyi ve beyin ve sinir sisteminin büyümesinin ne kadar zorlandığını içerir. Yetişkinlerde sinir sisteminin gelişimi plastisiteye, beynin uyum sağlama yeteneğine, yeni şeyler öğrenmesine ve yeni işler yapmasına bağlıdır.
Embriyolarda gelişim, hücrelere ne zaman ve nerede yetişeceklerini söyleyen büyüme faktörleri adı verilen genler tarafından yönlendirilir. Ektoderm olarak adlandırılan proto-dokudan ayrı bir hücre katmanı. Bunlar, omuriliğe ve periferik sinirlere ve beynin oluştuğu sinir borusuna farklılaşan sinir tepe hücreleri haline gelir. Nöral göç, nöronların kalıcı olarak işgal edecekleri yerlerdeki kimyasal sinyallere göre düzenledikleri şekilde izlenir. Büyüyen aksonlar, sinir hücresi gövdelerinin çıkıntıları, bu kimyasal ipuçlarını arayan büyüme konisi adı verilen özel bir uca sahiptir.
Bu erken dönemde, gelişmeyi etkileyen faktörler embriyoda ve insan dahil memelilerde annenin diyetinde doku büyümesini yönlendiren genetik “anahtarlar” dır. Teratagens adı verilen birçok kimyasal sinir sisteminin oluşumunu bozabilir. Alkol, tütün, bazı pestisitler, virüsler ve aşırı yağda çözünen vitamin dozları doğum kusurlarına veya embriyonik veya fetal ölüme neden olabilir. Sinir sisteminin gelişimi, hamileliğin ilk haftalarında bu maddelere karşı en savunmasızdır.
Doğumdan sonra, miyelinasyon adı verilen önemli bir süreç ergenlik döneminde tamamlanmadan birkaç yıl önce hızlanır. Miyelin, elektrik iletişimine yardımcı olan sinirlerin etrafındaki koruyucu bir kılıftır. Bilişsel ve duyusal motor işlevi, miyelin tarafından yalıtılan belirli yollara bağlıdır. Elektriksel sinyaller açığa çıkmamış sinirlerde yavaş ve eksik hareket ettiğinden, miyelinlenme sinir sisteminin gelişiminde çok önemli bir faktördür.
Sinir gelişiminde önemli bir faktör, beyindeki milyonlarca hücreyi birbirine bağlayan sinir ağlarının oluşmasıdır. Nöronlar, deneyimle değiştirilmiş geri besleme döngüleri aracılığıyla işlev görür. Serebral korteksin pek çok bölgesi tamamıyla “kablolu” ya da doğumda ağa bağlanmış ve daha sonra gelişmiştir. Bunun klasik bir örneği, ışıkla aktive olan ve sadece küçük bir çocuğun fonksiyonel gözleri varsa gelişebilecek görsel kortekste gerçekleşir. Görme, bu kritik aşamada bozulursa, beyin yaşamın sonraki dönemlerinde görmeyi işleyemeyebilir.
İnsanlarda sinir sisteminin gelişimi, doğumdan sonraki faaliyetlerle güçlü bir şekilde bağlantılıdır. Beyin gebelik sırasında bağlanan bazı bölgeleri çocukluk döneminde geri budanabilir ve konuşmayı, yürümeyi veya yazmayı öğrenme gibi deneyimler nedeniyle yenileri ilişkilendirilebilir. Beyin hasarı durumunda, aktif fiziksel ve bilişsel terapi, merkezi sinir sisteminin kaybedilen fonksiyonlarını da kısmen geri getirebilir. Nöroplastisite nedeniyle, beynin bir kısmı başka bir hasarlı parçanın işlevini üstlenebilir.
