Menurut penelitian Jack P. Shonkoff dari Harvard University, ada 3 periode perkembangan otak. Ketiganya dimulai semenjak bayi di dalam kandungan dan berkaitan dengan pembentukan sinaps. Sinaps adalah sel-sel persimpangan yang memungkinkan sinyal-sinyal kimia diteruskan dari satu neuron ke neuron lain. Berikut 3 tahapan periode perkembangan otak bayi.
1. Periode persiapan sensorik atau sering disebut Sensory Pathways merupakan tahap pertama. Pada periode ini yang berkembang adalah fungsi-fungsi sensorik.
2. Periode bahasa atau language, yaitu periode perkembangan otak yang berhubungan dengan kemampuan berbahasa.
3. Periode fungsi kognitif yang lebih tinggi atau disebut Higher Cognitive Function, adalah periode berkembangnya pengenalan pada bentuk dan simbol. Kemampuan ini sangat erat berhubungan dengan kemampuan berbahasa dan menulis pada anak.
Selain itu, juga berkaitan dengan kemampuan berpikir dan menganalisis hingga mengambil keputusan. Jadi, fungsi utama dari kognitif ini untuk memperoleh pengetahuan tentang dunia, melalui suatu proses mengerti dan memahami sesuatu, mengamati, mengolah daya ingat, dan memutuskan sesuatu. Kemampuan kognitif juga bertanggung jawab dalam membentuk kemampuan berbahasa, pemahaman akan sesuatu, belajar, dan mengembangkan kreativitas. Untuk itu, kemampuan kognitif sangat diperlukan dalam beradaptasi dengan lingkungan. Jadi, perkembangan maksimal fungsi otak akan membuat anak mudah beradaptasi di lingkungan sekitarnya. Di usia dini, fungsi-fungsi tersebut satu demi satu berkembang dan akan jauh lebih optimal jika distimulus. Inilah modal awal si anak sebelum ia masuk ke masa sekolah formal.