ผลรวมของโปรแกรมของยีนที่กำกับการพัฒนาหน้าที่ของสมอง การกำหนดเพศ เมื่อถูกขัดขวางในระหว่างการพัฒนาการ ซึ่งรวมถึงตัวสารพิษที่ส่งผลกระทบโดยตรงต่อสมอง จะมีอิทธิพลสำคัญไม่ใช่แต่ในทางด้านรูปลักษณะบุคลิกสภาพเพศเท่านั้น มีผลต่อสติปัญญาและยังออกมาในรูปของความผิดปกติทางโรคทางระบบประสาทและจิตเวช

การพัฒนาและกำหนดเพศสภาพเกิดจากการที่สมองในขณะพัฒนามีการควบคุมระดับเซลล์ที่แม่นยำ และคล้องจองกันในช่วงเวลาที่เหมาะสม โดยมีฮอร์โมนเพศเป็นส่วนสำคัญในการควบคุมกลไกนี้ เพื่อที่แต่ละเซลล์ในสมองจะได้ทำหน้าที่ได้อย่างถูกต้อง ตั้งแต่การเริ่มปฏิสนธิ จนถึงช่วงแรกของการตั้งครรภ์ ซึ่งเป็นเวลาที่สมองพัฒนามากที่สุด stress hormone หรือฮอร์โมนในการรับมือกับภาวะเครียด จะมามีส่วนเกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีน และการพัฒนานี้ด้วย โดยจะเป็นตัวกำหนดสภาพเพศของแต่ละบุคคล ทั้งจากการปรับเปลี่ยนยีนในชั้นพันธุศาสตร์ด้านกระบวนการเหนือพันธุกรรม (Epigenetics) และการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีน (gene expression)

โรคทางจิตเวชเกิดในชายหญิงไม่เท่ากัน ซึ่งแสดงให้เห็นตั้งแต่เด็ก เช่น ออทิสติก (Autistic spectrum disorder) และสมาธิสั้น (Attention deficit hyperactive disorder) โดยพบว่าเกิดขึ้นในเด็กชายตั้งแต่เล็กๆ มากกว่าเพศหญิงอย่างมาก (4 : 1) แม้ว่าจะมีการถกเถียงถึงปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม (Environmental factor) ในเด็กว่ามีส่วนเกี่ยวข้องด้วยหรือไม่ แต่คาดว่าควรจะเกิดจากการแสดงออกของยีน ในชั้นพันธุศาสตร์ด้านกระบวนการเหนือพันธุกรรม ซึ่งมีความเป็นไปได้มาก เพราะว่ายีนหรือรหัสพันธุกรรมของเด็กที่เป็นออทิสติก กับโรคจิตเภท (Schizophrenia) นั้นจะคล้ายคลึงกันมาก ดังนั้น การที่จะเป็นโรคไหนนั้น จึงไม่สามารถบอกหรืออธิบายได้จากยีนอย่างเดียว ควรมีปัจจัยในกระบวนการเหนือพันธุกรรมตั้งแต่การพัฒนาในครรภ์ร่วมกัน และตอกย้ำเติมจากสภาวะแวดล้อมการใช้ชีวิตช่วงเด็ก ที่จะกำหนดการทำงานและรูปทรงของสมอง

ความแตกต่างของเพศชายและหญิง ในทางนิสัย และการเชื่อมโยงกับโรคทางการพัฒนาสมองผิดปกติ เริ่มจากลักษณะทางพันธุกรรม (Genetic traits) และเหนือพันธุกรรม (epigenetics) และสิ่งแวดล้อมการเลี้ยงดู (Environment) ผสมกัน ยกตัวอย่างเช่น เด็กทารกชายสามารถใช้ตามองตาม (eye-tracking of social stimuli) ได้ดีกว่าทารกหญิง แต่พอเด็กทั้งสองเพศมาอยู่ด้วยกันนานๆ และอยู่กับเพศหญิงตลอด เมื่อกลับมาทดสอบใหม่ ความแตกต่างนี้จะหายไป แสดงให้เห็นว่า ถึงสมองที่มีความแตกต่างกันตั้งแต่เกิด แต่สามารถปรับเปลี่ยนตามสภาวะที่อยู่ได้และอาจจะอธิบายได้จากฮอร์โมนเพศชายเทสโทสเตอโรน (Testosterone)

โรคออทิสติกพบในผู้ชายมากกว่าเกือบ 4 เท่า ซึ่งอาจจะอธิบายได้จากการมีฮอร์โมนเพศชายเทสโทสเตอโรนที่สูงกว่า เพราะคนที่ฮอร์โมนนี้สูงกว่าจะเริ่มพูดได้ช้ากว่า แต่ยังไม่มีกลไกชัดเจนที่นำมาอธิบายได้ ซึ่งอาจจะเป็นเพราะมียีนหลายตัวที่รับผิดชอบในเรื่องนี้

ส่วนเรื่องสมาธิสั้น ในผู้ชายเราจะเห็นการที่ไม่สามารถควบคุมอารมณ์ (deficits in behavioral inhibition) แต่ในผู้หญิงจะเป็นในเรื่องการที่ไม่สามารถวางแผนล่วงหน้าได้ (impairments in planning) ในเด็กสมาธิสั้นนั้น ส่วนใหญ่เมื่อโตขึ้นเรื่องสมาธิสั้นนั้นจะค่อยๆดีขึ้น ฉะนั้นถึงจะมีความบกพร่องในสมอง แต่การพัฒนาสมองช่วงวัยเด็กในทั้งสองเพศจะสามารถแก้ปัญหานี้ได้ระดับหนึ่ง

ส่วนเรื่องของการกำหนดเพศสภาพนั้น เป็นส่วนหนึ่งของสมองซึ่งควบคุมอุปนิสัย และจะเริ่มทำงานช้ากว่าส่วนอื่นๆ เช่น การคำนวณ หรือความจำ เราจึงเห็นการแสดงสภาพเพศ (Sexual orientation) ส่วนมากในวัยที่โตขึ้นแล้ว แต่ไม่เป็นความจริงเสมอไป ดังที่มีลักษณะแสดงออกตั้งแต่อายุน้อยๆ ซึ่งน่าจะคล้องจองกับสภาพผันแปรตั้งแต่อยู่ในครรภ์

การกำหนดเพศสภาพชายหรือหญิงยังถูกควบคุมได้ด้วยเซ็กซ์ฮอร์โมน การศึกษาการกำหนดเพศได้ข้อมูลมาจากหนูเป็นส่วนใหญ่ ลักษณะของสมองในเพศชายถูกควบคุมด้วยฮอร์โมนเทสโทสเตอโรน (Testosterone) ที่หลั่งออกมาตอนเกิด สารนี้ถูกเปลี่ยนเป็นเอสโตรเจน (Oestrogen) ในสมอง และสารนี้เป็นตัวหลักในการทำให้สมองกลายเป็นสมองเพศชาย เอสโตรเจนนี้ทำให้เกิดร่างกายมีกล้ามเนื้อในชาย (muscle mass) มากกว่าอีกด้วย

พอโตขึ้นทั้งสารเทสโทสเตอโรนและเอสโตรเจนเป็นตัวทำให้มีนิสัยเป็นชายมากขึ้น

ทั้งนี้ทั้งนั้น ในสมองคนนั้นเทสทอสเตอโรนอาจจะมีผลกับสมองมากกว่าและจากการที่มีการหลั่งตั้งแต่แรกๆของการตั้งครรภ์จนถึงเป็นทารก จึงสนับสนุนทฤษฎีของการที่การกำหนดสภาพเพศอันเป็นผลรวมของทั้งระดับยีน เหนือยีน การพัฒนาของเซลล์และหน้าที่สมอง และสารนี้เป็นตัวกำหนดสมองเป็นชาย หรือจะเป็นหญิงโครโมโซมชายและหญิงกับการพัฒนาสมอง

แน่นอนว่ายีนและโครโมโซม (chromosome) เอกซ์-เอกซ์ (XX) หรือเอกซ์-วาย (XY) ก็มีส่วนในการพัฒนาเพศของสมอง มีการศึกษาว่าโครโมโซมเอกซ์ มีส่วนสำคัญมากกว่าวายสำหรับมนุษย์ และเมื่อมีข้อบกพร่องใน เอกซ์โครโมโซม โดยเฉพาะยีนที่ชื่อว่า KDM5C จะมีผลเสียกับสมองมากกว่าวายทำให้สมองส่วนบน (Cortex) ไม่พัฒนาเท่าที่ควร เส้นประสาทในสมองไม่สามารถปรับเปลี่ยนรูปทรง (pruning) ได้ และทำให้เกิดโรค เช่น ปัญญาอ่อน (cerebral palsy) ออทิสติก (Autistic spectrum disorder)

รวมถึงพฤติกรรมก้าวร้าว (aggressive behavior) การควบคุมมือเท้าไม่ดี (Co–ordination) โดยที่ยีนที่อยู่ในโครโมโซมเอกซ์นี้เป็นตัวรับผิดชอบการปรับเปลี่ยนโครงสร้างสมอง.