El aprendizaje es la piedra del desarrollo. Exige que el sistema nervioso sea modificado de forma estable por los estímulos ambientales que recibe, lo cual se consigue merced a la propiedad de la plasticidad. Las formas de aprendizaje son muy variadas y en ellas participan estructuras muy diversas del sistema nervioso central. En la especie humana cobra particular relevancia el desarrollo del neocórtex y de las áreas corticales de asociación, especialmente de la corteza prefrontal; participan también de forma muy importante en determinadas formas de memoria el hipocampo, los núcleos basales telencefálicos y el cerebelo. Los procesos de atención y de memoria -a corto y largo plazo, declarativa y no declarativa- constituyen la base fundamental del aprendizaje y de la actividad cognitiva. Pero el conocimiento es modulado intensamente también por la actividad emocional. Las modernas técnicas de neuroimagen utilizadas durante la realización de tareas con buenos planteamientos neuropsicológicos han incrementado ampliamente nuestro conocimiento sobre la actividad integrada del cerebro. Asimismo, se ha avanzado notablemente en el análisis de los mecanismos moleculares que forman la base del aprendizaje, tales como la potenciación sináptica a largo plazo y la función de los genes de activación inmediata y de activación tardía.