La genética, un ambiente estimulante y una nutrición adecuada son factores fundamentales para el desarrollo cognitivo. El efecto de una buena nutrición en el desarrollo del cerebro comienza antes de nacer, con la nutrición de la madre. La desnutrición y los efectos negativos en el cerebro durante el embarazo y  los primeros años de vida pueden ser permanentes e irreversibles. Las deficiencias nutricionales más ampliamente reconocidas como aquellas que tienen el potencial para causar efectos adversos permanentes sobre el aprendizaje y la conducta son: un inadecuado aporte de proteínas y de energía, una deficiente aportación de hierro y una deficiencia en el aporte de yodo.

Desnutrición durante el embarazo

La desnutrición protéica y energética constituye uno de los factores no genéticos más importantes que provocan trastornos en el desarrollo del Sistema Nervioso Central (SNC).
El hierro también es una parte necesaria para la formación del tejido cerebral. Los impulsos de los nervios se mueven más lentos cuando hay una deficiencia de hierro, lo cual puede causar más tarde una pérdida permanente de coeficiente intelectual.
La deficiencia intrautrerina de hierro repercute incluso a los 5 años de edad sobre algunas funciones cognitivas y del neurodesarrollo (peor capacidad para el desarrollo del lenguaje,  de la motricidad fina, trastornos conductuales, etc.).
La deficiencia de yodo en etapas precoces del embarazo (previas a las 20 semanas de gestación) determina alteraciones irreversibles, ya que se altera el proceso de migración neuronal, con lo cual las neuronas no alcanzan su estrato definitivo, permaneciendo de manera irreversible en localizaciones aberrantes.
En los estudios de seguimiento de hijos de madres detectadas en el primer trimestre de gestación con déficits de yodo, se ha encontrado una disminución del desarrollo psicomotor, especialmente en pruebas que valoran la coordinación visomotora, la manipulación y comprensión en la relación de objetos, así como la imitación y desarrollo del lenguaje precoz.
En estos casos no se produce la afectación motora directa, pero sí la alteración de las funciones de coordinación motriz. Estas lesiones, habitualmente, no pueden detectarse mediante las técnicas actuales de diagnóstico prenatal y no tienen traducción clínica perinatal, pero se manifiestan tardíamente durante los primeros años de vida y en la edad escolar.
En general, el déficit de yodo durante los primeros años está asociado con la reducción de la cognición y una disminución de logros en la edad escolar (pobreza de vocabulario, problemas de lectura, etc.).
Por otra parte, una alimentación inadecuada en el embarazo aumenta  el riesgo de bebés con poco peso al nacer, que tienen más probabilidades de tener problemas auditivos, visuales y de aprendizaje, que requerirán educación especial en la edad escolar. Estudios recientes llevados a cabo en Estado Unidos con población de bajos recursos indican que el 15% de niños de muy bajo peso al nacer (menos de 1.6 kg) requieren educación especial, frente al 4.3% de niños con un peso normal al nacer.

Desnutrición Postnatal

La malnutrición precoz parece tener un mayor efecto que la malnutrición a edades más adelantadas. De hecho, cuando se presenta malnutrición severa en un adulto, el cerebro permanece intacto en cuanto a su peso y composición. En el caso de los niños, la desnutrición ocurrida en los dos primeros años de vida es capaz de ocasionar alteraciones que provoquen disminuciones del número de células y de sinapsis, que pueden ser permanentes y ocasionar lesiones irreversibles.
Entre estas alteraciones se encuentran valores bajos en las pruebas de lenguaje, en las perceptuales y de razonamiento abstracto, así como falta de atención, una gran capacidad de distracción, pobreza de memoria, pobreza de motivaciones, labilidad emocional y habilidades sociales reducidas. También hay una disminución de las habilidades motoras, como coordinación, fuerza, agilidad y equilibrio.
De hecho, el retraso del impulso cerebral no se puede recuperar, inclusive después de una mejoría del estado nutricional, a diferencia de otros parámetros, como la talla, que a través de una buena alimentación puede adecuarse, ya que el niño sigue creciendo hasta los 18 años. El cerebro, y en general, todo el sistema nervioso, son una notable excepción en este sentido.
Hay que indicar, no obstante, que estas interrelaciones no son directamente de causa-efecto, ya que hay que tener en cuenta que en el proceso enseñanza-aprendizaje intervienen muchas otras variables, como el propio sistema educativo y los recursos que ofrezca a la diversidad, el Coeficiente Intelectual del alumno, el de la madre y el padre, el ambiente sociocultural, etc. Sin embargo, se debe asumir que si un niño llega a la edad escolar después de haber padecido desnutrición crónica en sus primeros años, así como retardo en el crecimiento y atraso en su desarrollo cognoscitivo, es bien probable que su rendimiento educativo se vea afectado negativamente en alguna forma e intensidad.
Las alteraciones estructurales en el cerebro dependen de la duración y de la intensidad de la deprivación nutricional, así como también del estadio en que se encuentre el cerebro en ese momento. El periodo de máximo crecimiento cerebral es el que ofrece mayor vulnerabilidad. Los dos primeros años de vida, no sólo corresponden al período de máximo crecimiento del cerebro, sino que al final del primer año de vida, se alcanza el 70% del peso del cerebro adulto, constituyendo también casi el periodo total de crecimiento de este órgano
En la fase aguda de la malnutrición postnatal, los niños  presentan una reacción pobre a cualquier estímulo, un llanto monótono y una resistencia a seguir objetos en movimiento. La apatía del niño malnutrido incluye una reducción en sus capacidades para responder a los estímulos, así como reducción del tono muscular, y una disfunción motora caracterizada por cierto grado de torpeza motriz. Frecuentemente presentan movimientos estereotipados de la cabeza y movimientos de las manos.
La deficiencia de hierro durante los primeros dos años de la vida de un niño está asociada con alteraciones en el comportamiento (umbral de atención bajo, irritabilidad, fatiga, dificultad para concentrarse) y retrasos en el desarrollo psicomotor, alteraciones que en ocasiones no se logran revertir por completo con el oportuno tratamiento con aporte de hierro.

Malnutrición y rendimiento escolar

La desnutrición tiene como resultado niveles de actividad reducidos, interacciones sociales menores, disminución de la curiosidad y disminución del funcionamiento cognitivo.
Esto se ha puesto de manifiesto en distintos estudios. En uno de ellos, efectuado en escolares chilenos procedentes de familias de bajos recursos, se trató de cuantificar el impacto en el cerebro y en el rendimiento escolar de la desnutrición severa durante el primer año de vida. El propósito fue determinar el efecto a largo plazo de la desnutrición acaecida en edad temprana, en escolares cuyo promedio de edad eran los 18 años, en los cuales los procesos de crecimiento y desarrollo físico y mental estaban ya consolidados.
Se efectuó un estudio comparativo entre dos grupos de escolares con y sin desnutrición en el primer año de vida. Los resultados mostraron que los escolares que sufrieron desnutrición presentaron un volumen encefálico de aproximadamente 200cc y 100cc menor en comparación con el de escolares no desnutridos. Por otra parte, la circunferencia craneana, que es un indicador de la historia nutricional y del desarrollo cerebral, presentó diferencias significativas entre ambos grupos. Además, se observó que el coeficiente intelectual de los escolares desnutridos era de 25 puntos más bajo y su rendimiento escolar equivalente a la tercera parte del que presentaron los escolares no desnutridos.  
Estos resultados ponen de manifiesto el impacto negativo que ejerce la malnutrición ocurrida a edad temprana, en el desarrollo del cerebro, en el coeficiente intelectual y en el rendimiento escolar, todo lo cual se traduce en problemas de aprendizaje, altos índices de fracaso escolar y bajo ingreso en la enseñanza superior.
Las investigaciones de los últimos 20 años han confirmado que los escolares con menor rendimiento escolar son aquellos con mayor prevalencia de desnutrición en el primer año de vida, mayor retraso estatural, mayor incidencia de perímetro craneal por debajo de la media, ingesta dietaria insuficiente en los primeros años, asociados a condiciones socioeconómicas y psicológicas muy deprivadas.
Estas circunstancias deberían considerarse factores de riesgo y predictores de bajo rendimiento, por lo que las políticas educativas deberían tenerlo en cuenta y llevar a cabo acciones de detección y prevención temprana para evitar o paliar los efectos negativos de estas circunstancias en el rendimiento escolar.
Los niños/as procedentes de adopción internacional que hayan sufrido malnutrición en los primeros  años de vida, puede que con el tiempo alcancen un rendimiento similar al de los bien nutridos, pero mucho más tardíamente. Esto supone para ellos una dificultad muy importante dado que ahora viven en una sociedad con altas demandas específicas en relación con la edad cronológica, por lo que se les condiciona a un alto riesgo de fracaso escolar.
Las posibilidades de recuperación dependen en gran medida de las interacciones mutuas de varios factores, entre los cuales son fundamentales un diagnóstico precoz, una rehabilitación apropiada y de calidad y un  soporte psicosocial y afectivo adecuado.