Le développement du système nerveux est dirigé par l’information génétique, la nutrition et les signaux cellulaires et moléculaires au sein de l’embryon. Le cerveau et la moelle épinière commencent à se former au début de la gestation, bien qu’ils mettent des années à mûrir. Chez l’homme, les facteurs affectant le développement neural des enfants après la naissance comprennent les organes des sens, l’environnement et la mesure dans laquelle le cerveau et le système nerveux sont mis au défi de se développer. Le développement du système nerveux chez l’adulte dépend de la plasticité, de la capacité du cerveau à s’adapter, à apprendre de nouvelles choses et à effectuer de nouvelles tâches.
Chez les embryons, le développement est dirigé par des gènes appelés facteurs de croissance, qui indiquent aux cellules quand et où se développer. Une couche de cellules séparées du proto-tissu appelée ectoderme. Celles-ci deviennent des cellules de la crête neurale qui se différencient en la moelle épinière et les nerfs périphériques, et le tube neural, à partir duquel le cerveau est formé. La migration neuronale s’ensuit alors que les neurones s’arrangent selon des signaux chimiques dans les emplacements qu’ils occuperont en permanence. Les axones en croissance, les projections des corps des cellules nerveuses, ont une pointe spéciale appelée cône de croissance qui recherche ces signaux chimiques.
Au cours de cette période précoce, les facteurs affectant le développement comprennent les « commutateurs » génétiques qui dirigent la croissance des tissus de l’embryon et, chez les mammifères, y compris les humains, le régime alimentaire de la mère. De nombreux produits chimiques, appelés tératogènes, peuvent altérer la formation du système nerveux. L’alcool, le tabac, certains pesticides, les virus et même les surdoses de vitamines liposolubles peuvent provoquer des malformations congénitales ou la mort embryonnaire ou fœtale. Le développement du système nerveux est le plus vulnérable à ces substances pendant les premières semaines de la grossesse.
Après la naissance, un processus important appelé myélinisation s’accélère pendant plusieurs années avant de s’achever à l’adolescence. La myéline est une gaine protectrice autour des nerfs qui facilite la communication électrique. Les fonctions cognitives et sensorimotrices dépendent de voies spécifiques isolées par la myéline. Étant donné que les signaux électriques voyagent lentement et de manière incomplète dans les nerfs découverts, la myélinisation est un facteur crucial dans le développement du système nerveux.
Un facteur important dans le développement neuronal est la formation de réseaux neuronaux reliant des millions de cellules à travers le cerveau. Les neurones fonctionnent à travers des boucles de rétroaction modifiées par l’expérience. De nombreuses régions du cortex cérébral sont incomplètement « câblées » ou en réseau à la naissance et se développent plus tard. Un exemple classique de cela se produit dans le cortex visuel, qui est activé par la lumière et ne peut se développer que si un jeune enfant a des yeux fonctionnels. Si la vue est altérée au cours de cette étape critique, le cerveau peut rester incapable de traiter la vision plus tard dans la vie.
Le développement du système nerveux chez l’homme est fortement lié à l’activité après la naissance. Certaines régions du cerveau connectées pendant la gestation peuvent être élaguées pendant l’enfance, et de nouvelles régions peuvent être associées en raison d’expériences telles que l’apprentissage de la parole, de la marche ou de l’écriture. En cas de lésion cérébrale, une thérapie physique et cognitive active peut également restaurer en partie les fonctions perdues du système nerveux central. En raison de la neuroplasticité, une partie du cerveau peut prendre le relais d’une autre partie endommagée.