Внутриутробное развитие плода начинается с эмбрионального периода. Через 6 дней после зачатия с началом имплантации эмбрион представляет собой сферическое образование клеток с наличием центральной полости (бластоциста). К 2 неделям имплантация завершается и начинает функционировать маточно-плацентарный кровоток; эмбрион имеет два различных слоя — энтодерму и эктодерму, начинается формирование амниона. К 3-й неделе начинается формирование первичного герминативного слоя (мезодерма), а также примитивной нервной трубки и кровеносных сосудов. Парные сердечные трубки начинают выполнять насосную функцию.
На протяжении 4-8 недель внутриутробного развития плода происходит латеральное сложение эмбриологической пластинки, за которым следует рост краниальных и каудальных концов эмбриона с формированием зачатков рук и ног, что придает ему человеческую форму. Появляются предшественники скелетных мышц и позвонков (сомиты), а также жаберные дуги, которые дают начало нижней и верхней челюсти, нёбу, наружному уху и другим структурам головы и шеи. Появляются хрусталиковые плакоды, определяющие расположение будущих глаз; быстро растет головной мозг. К концу 8-й недели эмбриональный период завершается — зачатки всех крупных систем органов сформированы; средний эмбрион имеет массу 9 г, а копчико-теменной размер составляет 5 см.
Фетальный период внутриутробного развития плода. Начиная с 9 недели (фетальный период) соматические изменения включают увеличение количества и размера клеток, а также структурную перестройку некоторых систем органов. К 10-й неделе развития лицо напоминает человеческое. Средняя кишка возвращается из пуповины в брюшную полость; поворот против часовой стрелки позволяет желудку, тонкой и толстой кишке занять их нормальное положение. К 12-й неделе удается четко различить пол ребенка на основании строения наружных половых органов. Развитие легких включает формирование бронхов и мелких бронхиол. К 20-24-й неделе внутриутробного развития плода образуются примитивные альвеолы, которые начинают вырабатывать сурфактант; до этого момента отсутствие альвеол не позволяет легким выполнять основную функцию газообмена.
В процессе III триместра масса тела утраивается, а длина удваивается; кроме того, отмечают увеличение запасов белков, жиров, железа и кальция. Рождение ребенка с малой массой тела можно объяснить преждевременными родами или внутриутробной задержкой развития.
Развитие нервной системы. На протяжении 3-й недели развития на эктодермальной поверхности трехслойного эмбриона появляется нервная пластинка, которая дает начало нервной трубке, а та в свою очередь — центральной нервной системе и нервному гребню, из которого образуется периферическая нервная система. Дифференцировка нейроэктодермальных клеток приводит к формированию нейронов, астроцитов, олиго- дендроцитов и клеток эпендимы, тогда как клетки микроглии берут начало из мезодермы. К 5-й неделе развития удается определить три основных отдела мозга — передний, средний и задний. Начинается формирование дорсальных и вентральных рогов спинного мозга, а также периферических двигательных и чувствительных нервов. Процесс миелинизации нервов начинается на среднем этапе внутриутробного развития и продолжается в течение первых 2 лет жизни.
К концу эмбрионального периода внутриутробного развития плода (8-я неделя) формируются все крупные структуры нервной системы. На клеточном уровне продолжается быстрый рост аксонов и дендритов, а также формирование синапсов, поэтому на протяжении внутриутробного развития ЦНС очень чувствительна к воздействию гипоксии и тератогенных факторов. Пренатальный и постнатальный пики прироста ДНК отражают быстрое увеличение количества нейронов и клеток глии соответственно.
Развитие поведения. Первые мышечные сокращения появляются в срок около 8 недель, за которыми вскоре следуют боковые сгибания туловища. К 13-14 неделе внутриутробного развития плода появляются дыхательные и глотательные движения, а тактильная стимуляция провоцирует организованный двигательный ответ. Хватательный рефлекс появляется на 17-й неделе, а к 27-й неделе уже хорошо развит. Глаза открываются к 26-й неделе. В середине срока внутриутробного развития плод совершает весь диапазон движений новорожденного.
На протяжении III триместра плод отвечает на внешние стимулы повышением ЧСС и движением тела. По аналогии с новорожденным ответная реакция плода на виброакустическое или визуальное (яркий свет) воздействие зависит от того, находится ли он в состоянии бодрствования, быстрой или медленной фазе сна. Индивидуальные различия активности плода отмечают многие матери; это можно подтвердить по данным ультразвукового исследования (УЗИ). Активность плода зависит от лекарственных препаратов, принимаемых матерью, ее питания, а иногда и ее суточного ритма жизни; например, употребление кофеина стимулирует активность плода.
Активность плода усиливается в ответ на внезапные слуховые раздражители, однако после нескольких повторов реакция ослабляется (феномен привыкания). Изменение частоты звуковых раздражителей приводит к повторной активации движений плода, что свидетельствует о том, что плод различает знакомые, повторяющиеся и новые звуки. Способность привыкать к повторяющимся стимулам (как форма обучения) у плода с неврологическим нарушением или физическим напряжением снижена. Аналогичная ответная реакция отмечена при воздействии зрительных и тактильных стимулов.