儿童处于神经系统快速成熟发育期，出生时的脑重量仅占成人期脑重量的25%，婴儿体重仅为成人期体重的5%，在早期成熟阶段，脑的发育更具有可塑性。6月龄时脑已经达到成人期的50%，2岁时达75%，5岁脑已经至成人期的90%，而此时体重仅为成人期体重的50%。
神经元和神经胶质同时也快速生长、神经元间的联系也是重要的基础，树突作为突触后的受体位点，在生后7-8岁间后形成更广泛的分支和突起，此时也是神经轴索生长，形成神经网络的高峰。而神经轴索的生长依赖于局部电信号的刺激和局部的环境因素。皮层的发育塑形最大化的时期，神经系统是通过神经元凋亡和突触，突触的密度达到高峰是在14岁。另一方面，小儿的糖代谢也与成人不同，出生后1月龄时，代谢率最高，尤其是相对新皮层系统，其中包括感觉运动区、丘脑、脑干、小脑蚓部，出生后的2-3个月龄，基底节、顶叶、颞叶、视皮质区和小脑半球，8月龄时皮层功能和认知功能随着额叶和其它皮层的发育而代谢增加;3-4岁开始至8-9岁间皮层糖代谢率低于成人。学前期的脑发育的重要标志有四个方面，也就是动作举止、接受问题能力、言语行为、社会适应能力。