Durante i primi stadi di crescita, gli embrioni dei vertebrati si distinguono in tre foglietti cellulari costituendo il disco embrionico: un foglietto esterno (ectoderma), uno intermedio (mesoderma) ed uno più interno (endoderma).
Il sistema nervoso si forma dall'ectoderma, precisamente nel neuroepitelio: la sua crescita è gestita biochimicamente dal vicino mesoderma. Nel neuroepitelio una sezione di ectoderma si ingrossa costituendo una placca neuronale i cui bordi più tardi si arrotolano su loro stessi costituendo il tubo neuronale che è l'abbozzo della spina dorsale e del cervello. I neuroni hanno genesi nella zona di proliferazione che circonda il ventricolo centrale del cervello embrionale dalla differenziazione di cellule precursori chiamate neuroblasti, come mostrato da Westermann10. Una volta creati, i neuroni migrano nelle loro posizioni finali, attraverso il sostegno costitutivo di speciali cellule della glia chiamate cellule radiali che sono presenti solo in questo momento della crescita dell'embrione.
La localizzazione dei neuroni nel cervello embrionale segue un ordine che va dall'interno all'esterno: i primi neuroni creati vanno negli strati più profondi della placca neurale mentre i neuroni creati più di recente migrano in strati più superficiali. Nel corso di, o subito dopo, questa migrazione comincia il procedimento di differenziamento (o maturazione) neuronale, con lo sviluppo dal corpo neuronale di lunghi rami citoplasmatici chiamate neuriti, che diventeranno assoni o dendriti. Alla sommità di ogni neurite è visibile un rigonfiamento chiamato cono di accrescimento (o monticolo assonico se ci si riferisce al futuro assone del neurone).
Già alla fine del XIX secolo Ramon y Cajal ipotizzò che questa regione fosse la sede dei cambiamenti morfologici del neurite, ossia il punto in cui si evolvono e crescono gli assoni e i dendriti: nel 1907 R. Harrison confermò questa ipotesi, notando direttamente la neurogenesi in culture di neuroblasti embrionali.
L'accrescimento e l'evoluzione delle cellule nervose sono presieduti da fattori diversi, tra cui uno dei più studiati è senza dubbio il nerve growth factor (NGF) scoperto negli anni '50 da Rita Levi Montalcini e Viktor Hamburger. L'NGF non stimola neurogenesi come molti altri fattori di crescita, ma induce l'emissione dei neuriti nelle cellule nervose embrionali. I recettori più qualificati per l'NGF sono i neuroni afferenti, che trasferiscono i segnali nervosi dalla periferia al sistema nervoso centrale, e i neuroni del sistema simpatico, che controlla gli atti neurovegetativi involontari.
Queste due tipologie di neuroni restano in vita poco tempo in coltura in assenza di NGF. Altre cellule invece riescono a crescere bene anche in sua assenza. Quando l'NGF viene messo in una coltura di neuroni, le cellule rispondono a questa condizione con una stupefacente crescita di neuriti. L'azione dell'NGF è complessa e non ancora completamente compresa: similmente a molti altri fattori di crescita, l'NGF si unisce a un recettore di membrana plasmatica che scatena la fosforilazione dell'amminoacido tirosina, accompagnata da una lunga serie di eventi a cascata. Dopo la scoperta dell'NGF sono state riconosciute molte altre molecole connesse alla crescita delle cellule nervose, fra i quali l' IGF 2, proteine extracellulari come: fibronectina, collagene, laminina, e molecole di adesione quali le N-CAM e le caderine, come mostrato da Kleinsmith11.
Non è ancora stata interamente compresa la complicata connessione di meccanismi che permette ai neuriti di orientarsi e di raggiungere la propria destinazione all'interno del SNC in via di formazione. Ciò soprattutto per i molti neuriti precursori di assoni, che spesso devono proiettarsi per diversi centimetri verso una regione di terminazione particolare, e poi connettersi con cellule bersaglio e con queste formare sinapsi in una posizione corretta.
