人类进化发展的历史，实际上是脑的进化的历史。生物演化史表明，低等生物最初出现的感觉、知觉、记忆是和神经网、头脑神经结的形成、发展分不开的，而高等动物与人的更高水平的心理活动能力则跟脑的演化密切关联。大脑最显著的特点之一，在于可以输入、加工、储存、输出信息。经常用脑练脑就是多给大脑以信息刺激。信息是大脑的精神营养，有信息刺激才能滋养大脑，而对大脑的最好刺激，促进大脑发育的最有效方法就是学习。
1.学习能使脑神经纤维增生：神经联系有固定的和暂时的。固定的神经联系就是无条件反射，是人类共有的一种本能的活动。暂时神经联系是条件反射，这种反射是在一定条件下形成的，又可在一定条件下改变或者消失。人类学习的过程是使用两种信号系统（第一信号系统和第二信号系统），形成条件反射，增加暂时的神经联系的过程。条件刺激越多，暂时的神经联系就越多。
学习是通过反复感知、认识、思考、分析来开拓神经通路的，经过长期严格训练，已经拓通的暂时性联系，会逐渐转化为固定的神经回路。于是知识会熟记不忘，熟能生巧。经常的精思熟练还会促使树突增长，突触增发新的芽叉。分叉愈多，神经细胞间的联系也愈灵便、通畅，自然智慧和才干也会随着不断增长。这就是学习能使脑神经纤维增生，促使神经系统发达的原理。
2.学习能使化学递质增加分泌：大脑神经间的信息传递，是以细胞分泌出来的所谓“化学递质”的物质为媒介的。依靠刺激使神经细胞兴奋，放出递质，流入另一细胞，使之兴奋，从而把信息传递过去。人脑能够在一瞬间发生10万至百万个化学反应，一个脑细胞可以分泌一种以上的化学递质和800多种能产生递质的化学物质。显然，化学递质成为智力活动的物质基础，现已初步探明，化学递质有十几种，其中核糖核酸的主要功能是促进对智能有特殊作用的蛋白质分子的形成，其含量越多，大脑就越聪明，学习能使核糖核酸增加。乙酰胆碱是一种记忆性物质，能改善记忆，学习是可以使细胞中的乙酰胆碱丰富，学习也能促进肽的产生，有50种肽与脑神经间传递信息有关。
3.学习能提高大脑脑电频率：大脑神经通过暂时联系传递信息，还依靠脑细胞群的电信号流动。有人估计，人的脑电流集中起来，可以点亮一只2.5瓦的小灯泡，并可昼夜长明，不用脑时，脑电为整齐的a波，频率为8～13次每秒。用脑时，脑临时性变为不整齐的B波，频率提高到14～30次每秒。可见学习能够提高脑电频率。记忆的生理机制在于大脑神经细胞间的脑电联系，记住某一信息就是在某些相关的神经联系间形成某种电路，当电信号通过一次后，电阻变小，使得信号易于再次通过，这就是回忆、再认的心理机制。学习对脑电有重大影响，从而能够增强记忆力，促使大脑优化。
4.学习可以塑造和开发大脑：大脑的发展是个分化的过程，由原生到特化，由一般到具体，由全面到专门，在学习作用下，原生大脑有的功能区被抑制而惰化，有的功能区被解除抑制而活化，从而逐渐变成具有某种特性的具体大脑。例如，数学学习经常思考抽象的数学问题，大脑有关数学的信息通道就开放畅通，有关的功能区就活化发达，如果一个人对外语很少学习，则大脑中有关外语信息的通道就被封闭退化，有关的功能区也随之惰化，杰出人物的大脑，也只有少数几个功能区特别发达，大多数功能区与常人无异。
原生大脑在发展过程中，经受抑制和解除的双重作用，并且抑制和解除抑制可以相互转化。由此可见大脑是可以塑造、再塑造和改造的。但是要抓住最佳时机，具备一定的条件，并需采用适当的方法。
青少年所具备的各种智力活动能力，都是通过学习获得的，是大脑功能发展到一定阶段的产物。因此，青少年时期是脑神经系统处于飞跃发展的关键时期，应该有意识地以高标准要求自己，持之以恒地锻炼身心，尤其是对自己大脑的薄弱部位，只有通过刻苦的学习锻炼，才能全面协调地发展。