知性の物質的基盤は脳であり、胎児期と乳児期は脳及び中枢神経の発達において最も重要な時期である。厳密に言えば、胎児期とは妊娠第9週から出生までの期間を指し、それ以前の妊娠期間は専門的に胚胎期と呼ばれる。胚胎期は一つの細胞（受精卵）が人型の個体へと発達する過程を示し、
胎児期は主に胚胎期に形成が始まった器官や組織の継続的な成長と分化に関わる。本書における胎児期は両期を包括的に指し、区別しない。脳は極めて複雑な構造を持つ組織であり、その基本構成単位は脳細胞、すなわちニューロンである。
胚発生過程において、脳の発達は生物体の成長と類似し、おおむね3段階に分けられる：第一段階は細胞数の増加期、第二段階は細胞数と体積の両方が増加する期、第三段階は細胞数が増加しなくなるが体積が増大し続ける期である。これらの連続した過程は相互に重なり合う。
人体の成長発達過程において、脳の発達は最も早い。胚発生第18日頃に神経板が出現する。当初、大脳表面は平坦であったが、第13週までに複雑な溝と回が現れる。大脳皮質内では、異なる機能を持つ神経細胞が主に妊娠第15～18週に分化・発達を完了する。ヒトの脳は妊娠中期から急速に発達する。
妊娠3～6ヶ月間は脳細胞が急速に増殖する第一段階であり、脳細胞の体積と神経線維の成長により脳重量が継続的に増加する。妊娠7～9ヶ月は脳細胞が急速に成長する第二段階であり、主に形成済みの神経細胞が相互のシナプス結合を発達させ、神経細胞間の興奮信号伝達を可能にする。
ヒトの脳細胞発達が最も活発で盛んな時期は妊娠最終3ヶ月から生後3ヶ月までであり、この時期は脳細胞の増殖と細胞の増大が重なり急速に進行する。脳細胞のこの重層的発達は2歳頃まで続く。脳細胞の増殖は一度きりのプロセスであり、この機会を逃すと補うことはできません。
したがって、胎児期から2歳までは脳の発育において極めて重要な基礎段階であり、脳細胞の数量と発育の質を決定づけます。2歳以降は主に脳細胞の体積と重量の増加、および知能開発が中心となります。