Älykkyyden aineellinen perusta on aivot, ja sikiö- ja imeväisvaiheet ovat aivojen ja keskushermoston kehityksen kannalta kriittisimpiä. Tarkkaan ottaen sikiöaika kestää raskauden yhdeksännestä viikosta syntymään, kun taas sitä edeltävä raskausvaihe on teknisesti ottaen alkionvaihe.Alkiovaihe tarkoittaa kehitystä yhdestä solusta – hedelmöitetystä munasolusta – alkeelliseen ihmisen muotoon;
sikiövaihe koskee pääasiassa elinten ja kudosten jatkuvaa kasvua ja erilaistumista, joka alkoi alkiovaiheessa. Tässä kirjassa termi ”sikiövaihe” kattaa molemmat vaiheet ilman erottelua. Aivot ovat erittäin monimutkainen rakenne, jonka perustavanlaatuisimmat rakennuspalikat ovat aivosolut eli neuronit.
Alkion kehityksen aikana aivojen kasvu seuraa organismin kasvua ja voidaan jakaa karkeasti kolmeen vaiheeseen: solujen lisääntymisen alkuvaihe, solujen lukumäärän ja tilavuuden samanaikaisen kasvun vaihe ja lopullinen vaihe, jossa solujen lisääntyminen loppuu, mutta tilavuus jatkaa kasvuaan. Nämä peräkkäiset prosessit ovat osittain päällekkäisiä.
Ihmisen kehityksessä aivot kehittyvät aikaisimmin. Hermolevy muodostuu noin 18. alkion kehityspäivänä.Aluksi sileä aivojen pinta kehittyy 13. viikkoon mennessä monimutkaiseksi aivokurvaksi ja -kierteeksi. Aivokuoressa eri toiminnoista vastaavien neuronien erilaistuminen ja kypsyminen on pääosin valmis 15.–18. raskausviikon välillä. Ihmisen aivojen kehitys kiihtyy merkittävästi raskauden puolivälistä lähtien. Aivosolujen nopean lisääntymisen ensimmäinen vaihe tapahtuu 3.–6. raskauskuukauden välillä. Aivosolujen suurentuminen ja hermokuitujen kasvu vaikuttavat aivojen massan jatkuvaan kasvuun.Aivosolujen nopean kasvun toinen vaihe tapahtuu raskauden seitsemännen ja yhdeksännen kuukauden välillä. Tänä aikana vakiintuneet hermosolut kehittävät synaptisia yhteyksiä helpottamaan kiihottavien signaalien välittymistä niiden välillä. Ihmisen aivosolujen kehityksen aktiivisinta ja voimakkainta vaihetta on raskauden kolme viimeistä kuukautta ja kolme ensimmäistä kuukautta syntymän jälkeen. Tänä aikana aivosolujen lisääntyminen ja olemassa olevien solujen kasvu tapahtuvat samanaikaisesti, mikä johtaa nopeaan kehitykseen. Tämä päällekkäinen kehitysprosessi jatkuu noin kahden vuoden ikään saakka.Aivosolujen lisääntyminen on kertaluonteinen tapahtuma; jos se jää väliin, sitä ei voi korvata. Siksi sikiöaika ja ensimmäiset kaksi elinvuotta ovat aivojen kasvun ja kehityksen kannalta kriittinen perusta, joka määrää sekä aivosolujen määrän että niiden kehityksen laadun. Kahden vuoden iän jälkeen kehitys koskee pääasiassa aivosolujen tilavuuden ja painon kasvua sekä älyllisten kykyjen kehittymistä.