人類大腦有發(fā)育發(fā)展的過程，腦的高級皮層發(fā)育有一個較長的時程，在個體神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中，最先成熟的腦區(qū)是那些具有最基本功能的區(qū)域，即處理感覺和運動的腦區(qū)等。聯(lián)合皮層，比如與空間定位和很多高級功能有關(guān)的頂葉皮層，則成熟得較晚。最后成熟的聯(lián)合皮層腦區(qū)是前額葉皮層，一般認為它具有更高級的功能，如整合來自感官和推理的信息。個體的前額葉甚至直到30歲左右才基本發(fā)育完整。
這就是為什么兒童必須到一定年齡以后，才能學(xué)習(xí)一些復(fù)雜的知識技能。例如，在兒童的教學(xué)中，分數(shù)和有理數(shù)是小學(xué)生學(xué)習(xí)中眾所周知的難點。人類大腦的頂葉和前額葉對數(shù)字的處理至關(guān)重要，如前所述，這些皮層區(qū)域的發(fā)育成熟較晚。從腦功能的角度看，這些皮層的晚熟，可能就是絕大多數(shù)兒童只能在年齡比較大一些時才能習(xí)得分數(shù)和有理數(shù)概念的重要原因之一。
腦發(fā)育不是呈線性增長，會有一些特別的節(jié)點出現(xiàn)。新生兒大腦約有300g，三歲時長到約1100g，這時期兒童的語言發(fā)展非常快。兒童六歲以后腦的大小已經(jīng)很接近成人，此后雖然腦體積不再顯著增長，但各個腦區(qū)之間的聯(lián)系持續(xù)性地變得更加緊密。同時，兒童在這個階段的智力發(fā)展也有很大的飛躍。
2011年，Nature雜志發(fā)表的一項研究顯示，兒童青少年從12-14歲到15-17歲，智商發(fā)生了重新分化，有的孩子 “逆襲”，從第一次測量時的普通孩子到第二次測量時成為高智商孩子，而另一些孩子則“掉隊”變成了智力邊緣落后孩子，他們腦結(jié)構(gòu)發(fā)育上也有相應(yīng)特征。因此，青春期可能是認知能力發(fā)展“重新洗牌”的時期。
相關(guān)研究表明，兒童智能發(fā)育至少存在著九大關(guān)鍵期：
語言關(guān)鍵期（0-6歲）
秩序關(guān)鍵期（2-4歲）
感官關(guān)鍵期（0-6歲）
對細微事物感興趣的關(guān)鍵期（1.5-4歲）
動作關(guān)鍵期（0-6歲）
社會規(guī)范關(guān)鍵期（2.5-6歲）
書寫關(guān)鍵期（3.5-5.5歲）
閱讀關(guān)鍵期（4.5-5.5歲）
文化關(guān)鍵期（6-9歲）
在兒童發(fā)展與教育過程中，抓住關(guān)鍵期非常重要，這與意大利幼兒教育家蒙臺梭利提出的“敏感期”的概念相似：“孩子在他們的敏感期，會表現(xiàn)出驚人的能力”。例如：2～3歲是語言發(fā)展的敏感期，如果錯過這一時期在后期無論花費多大的努力都很難彌補。
