Det materielle grundlag for intelligens er hjernen, og foster- og spædbarnsfasen er de mest kritiske perioder for hjernens og centralnervesystemets udvikling. Strengt taget strækker fosterperioden sig fra den niende graviditetsuge til fødslen, mens den forudgående graviditetsfase teknisk set kaldes embryonperioden.Embryonstadiet betegner udviklingen fra en enkelt celle – det befrugtede æg – til en organisme med en rudimentær menneskelig form. Fostretstadiet vedrører primært den fortsatte vækst og differentiering af organer og væv, der begyndte at dannes i embryonstadiet. I denne bog omfatter udtrykket 'fostretstadiet' begge perioder uden skelnen. Hjernen er en ekstraordinær kompleks struktur, hvis mest grundlæggende byggesten er hjerneceller eller neuroner.
Under den embryonale udvikling følger hjernens vækst organismenes vækst og kan bredt opdeles i tre faser: den indledende fase med celleproliferation, den efterfølgende fase med samtidig stigning i celleantal og volumen og den afsluttende fase, hvor celleproliferationen ophører, mens volumen fortsætter med at ekspandere. Disse sekventielle processer overlapper hinanden.
Blandt menneskets udviklingsstrukturer udvikler hjernen sig tidligst. Den neurale plade opstår omkring den 18. embryonale dag.Hjernens overflade, der oprindeligt er glat, udvikler indviklede sulci og gyri i løbet af den 13. uge. I hjernebarken er differentieringen og modningen af neuroner, der er specialiserede i forskellige funktioner, stort set afsluttet mellem den 15. og 18. graviditetsuge. Den menneskelige hjerneudvikling accelererer markant fra midten af graviditeten og frem. Den første fase af hurtig hjernecelleproliferation finder sted mellem den 3. og 6. graviditetsmåned. Forstørrelsen af hjerneceller og væksten af nervefibre medfører en kontinuerlig stigning i hjernens masse.Den anden fase af hurtig hjernecellevækst finder sted mellem den syvende og niende graviditetsmåned. I denne periode udvikler etablerede nerveceller synaptiske forbindelser for at lette transmissionen af exciterende signaler mellem dem. Den mest aktive og kraftige periode i menneskets hjernecelleudvikling strækker sig over de sidste tre måneder af graviditeten til den tredje måned efter fødslen. I denne fase sker spredningen af hjerneceller og forstørrelsen af eksisterende celler samtidigt, hvilket fører til en hurtig udvikling. Denne overlappende udviklingsproces fortsætter indtil omkring toårsalderen.Hjernecellernes proliferation er en engangsbegivenhed; når den er gået tabt, kan den ikke kompenseres for. Derfor udgør fosterperioden og de første to leveår en kritisk grundlæggende fase for hjernens vækst og udvikling, der bestemmer både mængden af hjerneceller og kvaliteten af deres udvikling. Efter toårsalderen skifter fokus primært til stigninger i hjernecellernes volumen og vægt sammen med udviklingen af intellektuelle evner.