신생아의 뇌는 평균 약 400그램 정도이지만 어른은 평균적으로 약 1200~1500그램의 무게를 보인다. 그리고 이 무게의 증가에 대한 대부분의 요인은 대뇌피질 때문이다. 여기서 이상하게 여겨지는 점은 대뇌피질의 신경세포의 수이다. 인간은 태어날 때부터 20세의 성인과 같은 약 140억개의 신경세포를 지니고 태어난다고 하는데 어째서 막 태어난 신생아의 뇌는 아주 작고 어른이 되어갈수록 뇌가 커지게 되는 것일까?
신생아의 뇌에서 대뇌피질은 신경세포의 수가 어른과 비교해 별 차이가 없음에도 세포와 세포를 연결 짓는 시냅스의 수가 더 적다고 한다. 미국에서 발표된 자료에 따르면 신생아의 뇌 속 시냅스 수는 약 2530억개 정도였다고 하고, 생후 8개월의 아기는 무려 5조 7200억개의 시냅스가 존재했다는 것이다. 그리고 이것이 꾸준히 증가하는 것이 아니라 한 번 폭발적으로 증가했다가 다시 서서히 줄어들기 시작한다. 그리고 12살 무렵이 되면 약 3조 5400억개 정도까지 시냅스의 수가 줄어든다. 나이가 어릴 때 아이들이 어른에 비해 상상할 수 없을 정도로 빠르게 외국어를 습득하게 되는 데에는 이런 시냅스의 수가 영향을 미치고 있는 것이 아닌지 하는 의견도 제기되고 있을 정도이다. 하지만 그렇다고 12살이 넘으면 시냅스의 수가 고정이 된다는 말은 아니다. 시냅스는 성인이 되어서도 새롭게 접속되거나 끊어지거나 하면서 일생 동안 변화한다. 게다가 시냅스의 수는 개인차도 커서, 한 개의 신경세포는 최고 10000개 정도까지 시냅스를 형성할 수 있다고 알려져 있다.
또한 신생아는 시냅스의 수가 적은 것뿐 아니라 아직까지 수초화가 거의 이루어지지 않은 상태이다. 수초화(Mylineated)는 미엘린 수초가 뉴런의 축삭돌기에 감기어, 자극의 전달 속도를 더욱 빠르게 하는 현상이다. 그래서 신생아 및 유아들의 자극은 어른에 비해 상당한 지연이 따른다. 수초화는 기본적인 기능의 영역에서 보다 고도한 기능으로의 영역으로 약 20세 무렵까지 발달해 가게 된다.
신생아는 신경세포의 수는 이미 갖추어져 있지만 시냅스의 형성이나 수초화가 아직 진행되지 못한 경우가 많아 신경이 발달하지 못한 상태이기 때문에 뇌가 가볍고, 신경의 발달과 함께 생후 약 6개월 정도에서 거의 두 배인 800그램까지, 4~5세 정도에선 거의 어른의 뇌와 비슷한 정도인 1200그램까지 급속히 뇌가 무거워진다.
뇌의 무게와 지능과의 관계에 대해서는 많은 의견이 있는데 흔히 코끼리와 사람의 예를 들며 뇌의 크기가 지능과 정비례하지 않는다는 것을 해명하려 하곤 한다. 이 문제는 또 다른 호기심이므로 다음에 기회가 되면 생각해 보도록 하겠다.