脑发育过程的关键期与可塑性的问题是神经生物科学研究的两个重要问题。
在脑发育的关键期内，某些脑功能的形成与发展比其他时期更容易，而且受损伤的脑也表现出更强的康复或补偿能力。如果在该时期内机体获得了适宜的经验，那么脑的功能可以正常发展。但是，如果在这一时期内机体不能获得适宜的刺激与经验，那么脑的功能将难以正常发展。关于脑发育的关键期现象主要在视觉领域得到了证明。例如将刚出世的猴或猫的一只眼进行手术缝合，一段时间后，被缝合的眼睛将发生终生弱视或失明。如果人类个体在0-3岁间被剥夺视觉刺激，那么也会引起相应神经元的萎缩或功能转移而导致失明。脑发育关键期现象的揭示促使人们思考教育培养的最佳时机问题，特别是促使人们重视如何在个体神经系统发育最为迅速的早期提供适宜的环境与经验。
脑发育的关键期现象实际上表明了脑在外界刺激的作用下发生结构与功能重组的巨大可能性，也即脑的可塑性问题。神经生物科学对脑的可塑性的研究表明，脑的结构与功能在出生后并非一成不变，而会因外界刺激的影响发生改变。一方面，在良好适宜的环境刺激下，脑的神经元回路的建立、神经元条件活动的建立以及皮层的功能代表区都将沿着更有效地适应外界环境、更有效地实现与环境积极互动的方向发展。例如，研究人员发现，在有玩具的笼子中生长的幼鼠与在贫瘠环境中生长的幼鼠相比，脑中每个神经元的突触数前者比后者多25%。通过训练猴的某一手指运动，其在皮层的代表区显著增大。另一方面，在刺激过度、刺激不足或在消极的情绪刺激环境中，脑的结构与功能的正常发育将受到严重阻碍。研究发现，过强、过量的刺激会使大鼠海马的突触功能降低，神经回路的形成发生困难。很少活动或很少进行社会性互动的幼儿，他们的脑比正常同龄人小20%到30%。处于焦虑或压力情景中的个体，其脑内谷氨酸、可的松等的过度分泌可导致脑细胞的死亡与神经连接的减少。有关脑的关键期与可塑性的神经生物科学研究启示人们重视脑发育的关键期，注意在关键期中提供适宜的环境；同时，更要充分重视提供数量适宜的刺激，重视为个体脑的正常发展提供稳定的情绪支持。