人腦發育的絕大部分發生在出生以後，人腦發育最重要的部分也發生在出生以後。
人的基因組上攜帶的遺傳密碼只能給這個極度複雜的三維空間網絡提供基礎的框架，決定了大腦的階段性發育，如大腦的發育是從後向前的，靠近額部的大腦最後發育完成。在這個時序框架內，人腦的神經網絡可以在很大程度上自主、自由地生成、修改，最終成形並固定下來。以前人們根據大腦重量的增長，估計大腦發育要到十歲左右完成。現在依據功能磁共振成像技術（fMRI），發現大腦的發育過程要一直延續到20至25歲。
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人腦的神經網絡發育要很長時間才能完成，差不多占據了人生最初四分之一左右的時間。在這漫長的過程中，許多遺傳因素以外的因素通過長期的、潛移默化的方式對網絡結構產生重大影響。對於一個沒有重大基因缺陷的人來說，基因對神經網絡的發育，也就是對智力的影響不是很大。
自然的長期進化，給大腦形成了一套精妙而獨特的機制，用來構建神經網絡。
下圖顯示了突觸密度隨年齡增長而發生的變化。
（圖片來源：http://www.theurbanchildinstitute.org/why-0-3/baby-and-brain）
剛出生的正常嬰兒，大腦所有的神經元細胞（1000億以上）都已產生、分化好，並遷移到大腦適當的部位。這時的神經元細胞上還沒有多少突起，相互之間只形成了很少的突觸連接。據估計新生兒的突觸數目不到成人的三分之一。新生兒的大腦神經網絡能夠處理的信息非常有限，僅僅能做出基本的神經反射，眼睛能夠看清楚的距離大約只有一尺左右。
出生後，大腦直接暴露在一個全新的複雜環境中，各種信號都需要大腦進行相應的處理，這就刺激了大腦神經網絡的快速發育。神經元從胞體快速地產生突起並不斷延伸，相互之間通過隨機的方式形成大量的突觸連接，逐漸形成越來越複雜的網絡。伴隨着新突觸的產生，同時也存在着已生成突觸凋亡、消失的過程。在幼兒發育的早期，新生成突觸的速度大於凋亡的速度。在兩到三歲左右，突觸數目達到頂峰，大約是成人的兩倍以上。在這以後，突觸消失的速度逐漸超過生成的速度，突觸數目開始減少。一般認為，到成人階段神經網絡被髓鞘和其它細胞保護並固定下來，突觸產生和凋亡都很少發生，突觸數目漸趨穩定。隨着年齡的增長，突觸數目開始下降。
在神經網絡形成過程中，連接網絡的突觸是隨機產生的，但決定哪些突觸需要保留、哪些突觸又需要裁減的過程卻不是隨意的，而是根據大腦獲取的外界環境信號決定的。如下圖所示，環境信號傳入大腦，引起神經元興奮產生動作電位，傳播到突觸。被激活的突觸釋放神經遞質對下一個神經元產生興奮或抑制。同時，被激活的突觸兩端可釋放生長因子，維持突觸的生存，保留了信息處理的通路。長期沒有被激活的突觸，因為缺乏生長因子的作用則逐漸萎縮、凋亡，這部分信息傳導通路因缺少使用，得不到足夠生長因子而萎縮、消失。
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簡單地說，大腦發育就是神經元先隨機連接形成過量的突觸網絡，然後通過生物學上的“用進廢退”原則，根據環境信號的反覆刺激對突觸網絡進行修剪。這個過程類似於果樹的剪枝，也有個相類似的專有名詞，叫突觸修飾（synaptic pruning）。Pruning的中文翻譯就是剪枝的意思。
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