Den materiella grunden för intelligens är hjärnan, och foster- och spädbarnsstadiet är de mest kritiska perioderna för hjärnans och centrala nervsystemets utveckling. Strikt sett sträcker sig fosterperioden från den nionde graviditetsveckan till födseln, medan den föregående graviditetsfasen tekniskt sett kallas embryonalperioden.Embryonstadiet innebär utvecklingen från en enda cell – det befruktade ägget – till en organism med rudimentär mänsklig form. Fosterskeden handlar främst om fortsatt tillväxt och differentiering av organ och vävnader som började bildas under embryonstadiet. I denna bok omfattar termen ”fosterskeden” båda perioderna utan åtskillnad. Hjärnan är en extraordinärt komplex struktur, vars mest grundläggande byggstenar är hjärnceller, eller neuroner.
Under den embryonala utvecklingen parallellförs hjärnans tillväxt med organismens tillväxt, grovt indelad i tre faser: den inledande fasen av cellförökning, den efterföljande fasen av samtidig ökning av cellantal och volym, och den slutliga fasen där cellförökningen upphör medan volymen fortsätter att expandera. Dessa sekventiella processer överlappar varandra.
Bland människans utvecklingsstrukturer utvecklas hjärnan tidigast. Nervplattan uppstår omkring den 18:e embryonala dagen.Hjärnans yta, som initialt är slät, utvecklar intrikata sulci och gyri vid den 13:e veckan. Inom hjärnbarken sker differentieringen och mognaden av neuroner som specialiserar sig på olika funktioner främst mellan den 15:e och 18:e graviditetsveckan. Den mänskliga hjärnans utveckling accelererar betydligt från mitten av graviditeten och framåt. Den första fasen av snabb hjärncellspridning inträffar mellan den 3:e och 6:e graviditetsmånaden. Förstoring av hjärnceller och tillväxt av nervfibrer bidrar till den kontinuerliga ökningen av hjärnmassan.Den andra fasen av snabb hjärncellstillväxt inträffar mellan den sjunde och nionde graviditetsmånaden. Under denna period utvecklar etablerade nervceller synaptiska kopplingar för att underlätta överföringen av excitatoriska signaler mellan dem. Den mest aktiva och kraftfulla perioden av utvecklingen av mänskliga hjärnceller sträcker sig från de sista tre månaderna av graviditeten till den tredje månaden efter födseln. Under denna fas sker spridningen av hjärnceller och förstoringen av befintliga celler samtidigt, vilket leder till en snabb utveckling. Denna överlappande utvecklingsprocess fortsätter till ungefär två års ålder.Hjärncellernas proliferation är en engångsföreteelse; när den väl har missats kan den inte kompenseras. Därför utgör fosterperioden och de två första levnadsåren en kritiskt viktig grundläggande fas för hjärnans tillväxt och utveckling, som avgör både mängden hjärnceller och kvaliteten på deras utveckling. Efter två års ålder handlar utvecklingen främst om ökning av hjärncellernas volym och vikt, tillsammans med utvecklingen av intellektuell kapacitet.