Într-un embrion, o celulă devine o celulă creierului și o celulă celulară prin procesul numit diferențiere celulară, care implică schimbări în exprimarea genelor. Genomul rămâne același în fiecare celulă specializată, în timp ce fiecare celulă are o structură și funcții diferite.
O ființă umană începe ca un ou fertilizat, numit zigot. Această singură celulă se divide de mai multe ori până când conține sute de celule, numite totipotent. Ei pot deveni fie un embrion, fie o placentă care o susține. Odată ce embrionul devine distinct de placentă, toate celulele din corpul embrionului pot deveni o celulă de orice tip de țesut. Acestea sunt numite celule pluripotent, sau celule stem embrionare.
Embrionul este definit ca făt din săptămâna a 8-a de gestație. În stadiul embrionar al dezvoltării, celulele pluripotent umane devin mai întâi celule stem multipotent care au capacitatea de a deveni celule tisulare speciale: celulele pielii sau celulele creierului. Țesuturile din corpul uman sunt formate din diferite tipuri de celule. Fiecare celulă își completează procesul de diferențiere și devine un tip particular de celulă, cum ar fi o celulă de păr sau un neuron.
Fiecare celulă păstrează setul complet de gene relevante pentru întregul organism. Cu toate acestea, numai un set specific de gene este activat în fiecare pentru a spune care forma și rolul de a lua în organism. Mecanismul acestei expresii genetice nu este pe deplin înțeles de știință.
