La base materiale dell'intelligenza è il cervello, e le fasi fetale e infantile rappresentano i periodi più critici per lo sviluppo del cervello e del sistema nervoso centrale. In senso stretto, il periodo fetale va dalla nona settimana di gravidanza fino alla nascita, mentre la fase gestazionale precedente è tecnicamente definita periodo embrionale.La fase embrionale indica lo sviluppo da una singola cellula, l'ovulo fecondato, a un organismo con una forma umana rudimentale;
la fase fetale riguarda principalmente la crescita e la differenziazione continua degli organi e dei tessuti che hanno iniziato a formarsi durante la fase embrionale. Ai fini di questo libro, il termine "fase fetale" comprende entrambi i periodi senza distinzione. Il cervello è una struttura straordinariamente complessa, i cui elementi costitutivi fondamentali sono le cellule cerebrali, o neuroni.
Durante lo sviluppo embrionale, la crescita del cervello è parallela alla crescita dell'organismo e si divide sostanzialmente in tre fasi: la fase iniziale di proliferazione cellulare, la fase successiva di aumento simultaneo del numero e del volume delle cellule e la fase finale in cui la proliferazione cellulare cessa mentre il volume continua ad espandersi. Questi processi sequenziali si sovrappongono.
Tra le strutture dello sviluppo umano, il cervello è quella che si sviluppa per prima. La placca neurale emerge intorno al 18° giorno embrionale.Inizialmente liscia, la superficie del cervello sviluppa intricati solchi e circonvoluzioni entro la tredicesima settimana. All'interno della corteccia cerebrale, la differenziazione e la maturazione dei neuroni responsabili di funzioni distinte sono in gran parte completate tra la quindicesima e la diciottesima settimana di gestazione. Lo sviluppo del cervello umano accelera in modo significativo a partire dalla metà della gravidanza. La prima fase di rapida proliferazione delle cellule cerebrali si verifica tra il terzo e il sesto mese di gestazione. L'ingrandimento delle cellule cerebrali e la crescita delle fibre nervose contribuiscono al continuo aumento del peso del cervello.La seconda fase di rapida crescita delle cellule cerebrali si verifica tra il settimo e il nono mese di gravidanza. Durante questo periodo, le cellule nervose consolidate sviluppano connessioni sinaptiche per facilitare la trasmissione dei segnali eccitatori tra di loro. Il periodo più attivo e vigoroso dello sviluppo delle cellule cerebrali umane va dagli ultimi tre mesi di gravidanza fino al terzo mese dopo la nascita. Durante questa fase, la proliferazione delle cellule cerebrali e l'ingrandimento delle cellule esistenti avvengono contemporaneamente, portando a un rapido sviluppo. Questo processo di sviluppo sovrapposto continua fino all'età di circa due anni.La proliferazione delle cellule cerebrali è un evento unico; le opportunità perse non possono essere compensate. Pertanto, il periodo fetale e i primi due anni di vita costituiscono una fase fondamentale per la crescita e lo sviluppo del cervello, determinando sia la quantità delle cellule cerebrali che la qualità del loro sviluppo. Dopo i due anni, lo sviluppo comporta principalmente un aumento del volume e del peso delle cellule cerebrali, insieme allo sviluppo delle capacità intellettuali.