Ο νευρικός σωλήνας είναι μια δομή του εμβρύου των σπονδυλωτών που αναπτύσσεται στον εγκέφαλο και τον νωτιαίο μυελό. Σχηματίζεται από το γενετικά καθοδηγούμενο περίβλημα μιας πλάκας ιστών στο εσωτερικό του εμβρύου. Αυτά υποδιαιρούνται σε τμήματα σε διαφορετικά σημεία του σωλήνα που αντιστοιχούν στη θέση των περιοχών του εγκεφάλου που θα γίνουν. Το περιφερικό νευρικό σύστημα αναπτύσσεται έξω από τον νευρικό σωλήνα μέσω της μετανάστευσης των νευρικών κυψελιδικών κυττάρων. Το ατελές κλείσιμο του σωλήνα είτε στον εγκέφαλο είτε στη σπονδυλική στήλη οδηγεί σε σοβαρές γενετικές ανωμαλίες.
Ο σχηματισμός νευρικού σωλήνα διαρκεί διαφορετικά χρονικά διαστήματα, ανάλογα με τον οργανισμό. Στους ανθρώπους, ξεκινά τρεις έως τέσσερις εβδομάδες μετά τη σύλληψη. Νωρίς στην ανάπτυξη, το νευρικό αυλάκι προκύπτει από μια πλάκα ιστού και βαθαίνει καθώς διπλώνει πάνω από έναν κεντρικό άξονα. Τα γονίδια που καθοδηγούν αυτήν τη διαδικασία, που ονομάζονται γονίδια hox, είναι ένα υποσύνολο του συστήματος που οργανώνει το έμβρυο σε δομικά τμήματα. Μαζί με την οικογένεια πρωτεϊνών Cdx που μετριάζουν τη δράση τους, τα γονίδια hox είναι κρίσιμα για την κατεύθυνση των νευρικών κυττάρων στις κατάλληλες θέσεις τους στο έμβρυο.
Η ανάπτυξη του νευρικού σωλήνα ονομάζεται νευροποίηση. Η πρωτογενής νεύρωση εμφανίζεται μόλις σχηματιστεί η νευρική πλάκα, προκαλώντας τις άκρες της πλάκας να διπλωθούν και να περικλείσουν το κέντρο της πλάκας. Τα κινητικά/νευρομυϊκά κέντρα ελέγχου προέρχονται από ιστούς στο κοιλιακό τμήμα του σωλήνα, μια περιοχή που σχετίζεται με τη βασική πλάκα. Οι σωματοαισθητικές λειτουργίες, συμπεριλαμβανομένης της αντίληψης και άλλων μορφών αίσθησης, συνδέονται αντιστρόφως με την πλάγια πλάκα στο ραχιαίο τμήμα του σωλήνα. Η δευτερογενής νεύρωση συμβαίνει όταν τα κύτταρα κατά μήκος της νευρικής πλάκας σχηματίζουν έναν κοίλο χώρο μέσα σε αυτό, ολοκληρώνοντας τον σωλήνα.
Η διόγκωση που προκαλείται από υγρά διαιρεί τον νευρικό σωλήνα σε τέσσερα τμήματα, τα τρία πρώτα από τα οποία γίνονται ο εγκέφαλος ενώ το τελευταίο σχηματίζει τον νωτιαίο μυελό. Τα γονίδια Hox καθοδηγούν τη διαίρεση των διαφορετικών περιοχών του νευρικού συστήματος, καθώς ο οπίσθιος εγκέφαλος, ο μεσαίος και ο μπροστινός εγκέφαλος αναπτύσσονται αντίστοιχα από το ρομβοεσφαλονικό σωλήνα, το μεσεγκεφαλόνη και το προσενέσφαλο. Νέοι νευρώνες σχηματίζονται καθ ‘όλη τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, καθώς ένας ιστός που ονομάζεται νευρική κορυφή διαχωρίζεται από τον σωλήνα και μεταναστεύει σε όλο το έμβρυο. Τα νευρικά κύτταρα κορυφής γίνονται τελικά τα νεύρα του περιφερικού νευρικού συστήματος.
Η Spina bifida είναι ένα συχνό ελάττωμα του νευρικού σωλήνα που εμφανίζεται νωρίς στην εγκυμοσύνη κατά τη διάρκεια του σύντομου χρόνου που ο σωλήνας είναι ανοιχτός και έχει ως αποτέλεσμα το ατελές κλείσιμο της εμβρυϊκής σπονδυλικής στήλης. Οι σπόνδυλοι που περιβάλλουν το νωτιαίο μυελό αποτυγχάνουν να τον περιβάλλουν πλήρως, οπότε ο λώρος, και μερικές φορές μια μεμβράνη γεμάτη με υγρό, προεξέχει έξω από τη στήλη. Όταν το άνω μέρος του νευρικού σωλήνα δεν κλείνει, μια κατάσταση που ονομάζεται ανεγκεφαλία οδηγεί σε μερικώς εκτεθειμένο και παραμορφωμένο εγκέφαλο. Τα συμπληρώματα φολικού οξέος πριν από τη σύλληψη μειώνουν τον κίνδυνο ελαττωμάτων όπως η spina bifida.