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婴儿出生时，大脑重量仅为 350 至 400 克，仅相当于成人大脑重量的四分之一，但其神经元细胞数量已接近成年人水平，基本的脑部结构也已经初步形成。
随着婴儿的成长，大脑的重量逐渐增加。到 1 岁时，大脑重量可达到800 至 900 克；到 2 岁时，重量增至 1000 至 1150 克，几乎是成年人大脑重量的四分之三。这么显著的增长是怎么实现的呢？主要归功于神经元细胞的增大，以及神经细胞树突和轴突数量和尺寸的增加。
为了更好地理解这一过程，可以观察小白鼠的大脑发育。在小白鼠出生后的第一周内，大脑神经元的突触数量平均每日激增超过 100 万次，这说明小白鼠在出生时，大部分神经元尚未形成有效的连接，而这些连接必须通过后天的发育完成，才能促使大脑激活和建立各部分神经。相比之下，人类大脑的复杂程度要更高，发育过程也就更加精细和漫长。
在人类大脑发育的早期阶段，突触的形成是一个关键环节。这一过程大约在受孕第 27 周时启动，并在胎儿出生后的 15 个月左右达到顶峰。此阶段，神经细胞之间的连接迅速增强，尤其是在大脑皮质深层区域的突触生成最为活跃。随着时间推移，突触生成逐渐向表层区域逐渐扩展，与神经发生的模式相似。
与此同时，神经元的树突分支不断增加，轴突不断延长，并形成髓鞘以提高信号传递的效率。然而，突触的形成只是发育的第一步。接下来，大脑会进入长达 10 多年的突触削减阶段，这一过程通过清除多余或失效的连接，对神经系统进行“精密微调”。
新生儿出生后，大脑的发育不仅仅是结构上的完善，还涉及功能的实现。为了在母体之外的环境中生存，各个器官的功能必须通过大脑的协调转转化为实际能力。在这一过程中，大脑不断建立并优化神经连接，以实现各器官之间的联动和协调。例如，新生儿需要通过大脑的控制学会吮吸、抓握和逐步爬行，这些能力的构建依赖于大脑神经网络的建立和强化。
值得注意的是，能力的强弱受多种因素影响，其中使用神经系统的频率尤为关键。某一神经系统使用得越频繁，其连接就越稳定，传导速度也会越快。例如，与运动记忆相关的海马区、与情绪调控相关的杏仁核等，都是遗传赋予的“硬件”，他们的功能强弱由基因决定，和父母的遗传信息密切相关。而后天的使用频率和环境刺激，则决定了这些区域是否能够充分激发潜能。
神经元突触和神经连接的主架构在 6 岁左右基本完成，但大脑区域激活和神经网络的建立并非就此完全静止，而是随着个体的成长和学习持续进行。举个例子，一个成年人学习驾驶手动挡汽车时，在初学阶段，驾驶者需要仔细回忆每一个操作（离合、换挡、踩油门等），即使牢记操作细节，驾驶时仍会紧张和手忙脚乱。这是因为相关的神经网络尚未建立，驾驶行为需要大脑主动调动多个区域进行处理。然而，经过几个月的独立驾驶后，驾驶者逐渐能够一气呵成地完成所有动作，几乎不需要刻意思考，这是因为在反复练习中，大脑为驾驶行为建立了专属的控制微神经网络，将原本需要大脑主动控制的动作转化为熟练的条件反射。
世界著名篮球运动员迈克尔·乔丹的球技精湛，但要想培养出像他这样优秀的运动员，显然无法通过手术或药物来实现，而是必须通过科学的训练方法，根据乔丹自身的身体条件与潜能，制出最契合的训练方案。假设乔丹不幸腿部骨折，治疗骨折的方式自然依赖于医学手段。康复后，他依然能够在球场上表现得生龙活虎。这表明，乔丹的篮球天赋核心是大脑对四肢的控制能力以及神经网络的协同作用，这些能力是通过后天训练逐步建立起来的，大脑没有随着腿部骨折而受损。因此，在腿部康复后，乔丹的大脑对四肢的控制力依旧完好，他仍能保持高水平的运动天赋能力。
同样，即使是再优秀的医生，也无法通过外科手术或药物，将一位普通人直接改造成像乔丹一样的顶级篮球运动员。医学与教育之间的知识可以相互借鉴，但如果医学过度跨界干预教育领域，可能会导致一些问题，比如孤独症研究领域目前所面临的困境。医学与教育必须依据自身的科学规律相对独立的运行。