Durante el periodo prenatal nacen la mayoría de células nerviosas. Muchas neuronas inmaduras que formarán las distintas estructuras del SNC nacen en la zona ventricular del neuroepitelio en el periodo prenatal, pero existen otras zonas proliferativas. A continuación inician un periodo de migración para alcanzar su destino. En este proceso son guiadas por la glía radial existente en la zona ventricular en el mismo periodo. Para ello son fundamentales las interacciones entre las células; las moléculas de adhesión celular existentes en las membranas celulares controlan el reconocimiento y la adhesividad de las neuronas a la glía.
El final del periodo migratorio también está controlado por cambios en la adhesividad celular y a su término las neuronas se instalan en sus lugares de destino y se forman las distintas estructuras. En el SNP, el mecanismo de migración lo proporciona la matriz extracelular.
Cuando se han instalado en su destino, las neuronas comienzan a madurar formando los axones y las arborizaciones dendríticas. El patrón básico del ripo neuronal está predeterminado genéticamente, pero la completa diferenciación neuronal depenede de las interacciones neuronales. En este periodo se establecen las vías de axones que conectan las distintas estructuras, las neuronas establecen sus primeros contactos y comienza la actividad neural.
Al nacimiento, el SN ha adquirido una organización grosso modo. En el periodo perinatal, la muerte celular programada controla y ajusta las poblaciones neuronales en función de distintos factores como el tamaño de las dianas y las sustancias neurotróficas que aportan; los axones aferentes y las sinapsis que establecen las neuronas con las dianas en determinados periodos postnatales; o los factores endocrinos, como las hormonas gonadales, que actúan en periodos críticos del desarrollo perinatal estableciendo diferencias entre los sexos en diversos parámetros morfológicos.
Posteriormente se produce un remodelado que incluye la eliminación de muchas sinapsis establecidas y la reorganización de las que permanecen, y coincide con el inicio de la actividad neural, que aporta ventajas a las sinapsis que se usan en los procesos de competencia que se establecen entre ellas. La reorganización sináptica aporta precisión y eficiencia de los contactos sinápticos.
La capacidad de cambio, de adaptación del SN, es mayor en periodos críticos, de máxima vulnerabilidad o ventanas de desarrollo, en los que el SN es vulnerable a diversos factores epigenéticos.
La mielinización, que se extiende desde el periodo prenatal hasta bien entrada la edad adulta, es un proceso dependiente de la experiencia, que influye en la capacidad funcional del SN, en el aprendizaje y en la adquisición de destrezas. Al tiempo que favorece la comunicación neural, la mielinización aporta cierta rigidez a los circuitos neurales, limitando la formación masiva de sinapsis. No obstante, los cambios en los contactos sinápticos que reflejan las experiencias vividas y permiten la adaptación a un entorno cambiante -la plasticidad neural-, aunque es mucho mayor durante la infancia, se mantiene durante toda la vida. Esta capacidad reside en los cambios en las sinapsis y en las remodelaciones de las poblaciones neuronales en las que se produce neurogénesis en la edad adulta.