الأساس المادي للذكاء هو الدماغ، حيث تمثل مراحل الجنين والرضيع أكثر الفترات أهمية لنمو الدماغ والجهاز العصبي المركزي. بالمعنى الدقيق للكلمة، تمتد فترة الجنين من الأسبوع التاسع من الحمل حتى الولادة، بينما تسمى مرحلة الحمل السابقة تقنيًا بالفترة الجنينية.تشير المرحلة الجنينية إلى التطور من خلية واحدة - البويضة المخصبة - إلى كائن حي ذي شكل بشري بدائي؛
أما المرحلة الجنينية فتتعلق في المقام الأول بالنمو المستمر وتمايز الأعضاء والأنسجة التي بدأت تتشكل خلال المرحلة الجنينية. ولأغراض هذا الكتاب، يشمل مصطلح "المرحلة الجنينية" كلا المرحلتين دون تمييز. الدماغ هو بنية معقدة للغاية، وأهم مكوناته الأساسية هي خلايا الدماغ، أو الخلايا العصبية.
أثناء التطور الجنيني، يتوازى نمو الدماغ مع نمو الكائن الحي، وينقسم بشكل عام إلى ثلاث مراحل: المرحلة الأولية من تكاثر الخلايا، والمرحلة التالية من الزيادة المتزامنة في عدد الخلايا وحجمها، والمرحلة النهائية حيث يتوقف تكاثر الخلايا بينما يستمر الحجم في التوسع. تتداخل هذه العمليات المتسلسلة.
من بين الهياكل التنموية البشرية، يتطور الدماغ في وقت مبكر. تظهر الصفيحة العصبية حوالي اليوم الثامن عشر من عمر الجنين.يكون سطح الدماغ أملسًا في البداية، ثم يتطور إلى تلافيف وتجاعيد معقدة بحلول الأسبوع الثالث عشر. داخل القشرة الدماغية، يكتمل تمايز ونضج الخلايا العصبية المسؤولة عن وظائف محددة إلى حد كبير بين الأسبوعين الخامس عشر والثامن عشر من الحمل. يتسارع نمو الدماغ البشري بشكل ملحوظ من منتصف فترة الحمل فصاعدًا. تحدث المرحلة الأولى من التكاثر السريع لخلايا الدماغ بين الشهر الثالث والسادس من الحمل. يساهم تضخم خلايا الدماغ ونمو الألياف العصبية في الزيادة المستمرة في كتلة الدماغ.تحدث المرحلة الثانية من النمو السريع لخلايا الدماغ بين الشهرين السابع والتاسع من الحمل. خلال هذه الفترة، تطور الخلايا العصبية القائمة اتصالات متشابكة لتسهيل نقل الإشارات المثيرة بينها. تمتد الفترة الأكثر نشاطًا وقوة في نمو خلايا الدماغ البشري من الأشهر الثلاثة الأخيرة من الحمل حتى الشهر الثالث بعد الولادة. خلال هذه المرحلة، يحدث تكاثر خلايا الدماغ وتضخم الخلايا الموجودة في وقت واحد، مما يؤدي إلى نمو سريع. يستمر هذا التداخل في عملية النمو حتى سن الثانية تقريبًا.إن تكاثر خلايا الدماغ هو حدث لا يتكرر؛ فإذا فات، لا يمكن تعويضه. لذلك، تشكل فترة الحمل والسنتان الأوليان من العمر مرحلة أساسية حاسمة لنمو الدماغ وتطوره، حيث تحدد كمية خلايا الدماغ ونوعية نموها. بعد سن الثانية، يتضمن النمو في المقام الأول زيادة في حجم ووزن خلايا الدماغ، إلى جانب تنمية القدرات الذهنية.