Lo sviluppo del sistema nervoso è diretto da informazioni genetiche, alimentazione e segnali cellulari e molecolari all’interno dell’embrione. Il cervello e il midollo spinale iniziano la formazione all’inizio della gestazione, anche se impiegano anni per maturare. Nell’uomo, i fattori che influenzano lo sviluppo neurale dei bambini dopo la nascita includono organi di senso, ambiente e la misura in cui il cervello e il sistema nervoso sono stimolati a crescere. Lo sviluppo del sistema nervoso negli adulti dipende dalla plasticità, dalla capacità del cervello di adattarsi, imparare cose nuove ed eseguire nuovi compiti.
Negli embrioni, lo sviluppo è diretto da geni chiamati fattori di crescita, che indicano alle cellule quando e dove crescere. Uno strato di cellule separato dal proto-tessuto chiamato ectoderma. Queste diventano cellule della cresta neurale che si differenziano nel midollo spinale e nei nervi periferici e nel tubo neurale, da cui si forma il cervello. La migrazione neuronale segue quando i neuroni si organizzano in base ai segnali chimici nelle posizioni che occuperanno permanentemente. Gli assoni in crescita, le proiezioni dei corpi delle cellule nervose, hanno una punta speciale chiamata cono di crescita che cerca questi segnali chimici.
Durante questo periodo iniziale, i fattori che influenzano lo sviluppo includono gli “interruttori” genetici che dirigono la crescita dei tessuti nell’embrione e, nei mammiferi, compresi gli esseri umani, nella dieta della madre. Molte sostanze chimiche, chiamate teratageni, possono compromettere la formazione del sistema nervoso. L’alcol, il tabacco, alcuni pesticidi, i virus e persino il sovradosaggio di vitamine liposolubili possono causare difetti alla nascita o morte embrionale o fetale. Lo sviluppo del sistema nervoso è più vulnerabile a queste sostanze durante le prime settimane di gravidanza.
Dopo la nascita, un importante processo chiamato mielinizzazione accelera per diversi anni prima di essere completato nell’adolescenza. La mielina è una guaina protettiva attorno ai nervi che aiuta la comunicazione elettrica. La funzione cognitiva e sensomotoria dipende da percorsi specifici isolati dalla mielina. Poiché i segnali elettrici viaggiano lentamente e in modo incompleto nei nervi scoperti, la mielinizzazione è un fattore cruciale nello sviluppo del sistema nervoso.
Un fattore importante nello sviluppo neurale è la formazione di reti neurali che collegano milioni di cellule attraverso il cervello. I neuroni funzionano attraverso circuiti di retroazione modificati dall’esperienza. Molte regioni della corteccia cerebrale sono incompletemente “cablate” o collegate in rete alla nascita e si sviluppano in seguito. Un classico esempio di ciò si verifica nella corteccia visiva, che viene attivata dalla luce e può svilupparsi solo se un bambino ha gli occhi funzionali. Se la vista è compromessa durante questa fase critica, il cervello potrebbe rimanere incapace di elaborare la visione più avanti nella vita.
Lo sviluppo del sistema nervoso nell’uomo è fortemente legato all’attività dopo la nascita. Alcune regioni del cervello collegate durante la gestazione possono essere potate indietro durante l’infanzia e nuove possono essere associate a causa di esperienze come imparare a parlare, camminare o scrivere. In caso di lesioni cerebrali, la terapia fisica e cognitiva attiva può anche parzialmente ripristinare le funzioni perse del sistema nervoso centrale. A causa della neuroplasticità, una parte del cervello può assumere la funzione di un’altra parte danneggiata.