Daudzi no visbiežāk sastopamajiem patoloģisku smadzeņu cēloņiem izriet no problēmām, kas rodas augļa vai agrā bērnības smadzeņu attīstības laikā. Dažos gadījumos šīm problēmām ir ģenētiski cēloņi. Citos gadījumos problēmas ar smadzeņu attīstību izraisa vides faktori, tostarp toksisku vielu iedarbība vai vides stress. Fiziskas traumas var izraisīt arī patoloģisku smadzeņu attīstību. Dažas smadzeņu anomālijas parādās pakāpeniski dzīves laikā.
Cilvēka smadzenes ir ārkārtīgi sarežģīta struktūra. Cilvēka smadzeņu sarežģītība nozīmē, ka ir daudz dažādu veidu, kā to attīstība var noiet greizi. Smagākās ģenētiskās problēmas parasti ir letālas. Mazāk nopietnas problēmas augļa smadzeņu attīstībā bieži rada patoloģiskas smadzeņu struktūras.
Cerebrālā trieka ir viens izplatīts stāvoklis, kas bieži rodas smadzeņu patoloģiskas attīstības rezultātā. Tas izriet no ģenētiskām problēmām. Parasti tas ir saistīts ar attīstības problēmām dzemdē. Šis stāvoklis var izpausties dažādos veidos, bet visbiežāk tas ietekmē smadzeņu un nervu sistēmas spēju efektīvi kontrolēt ķermeņa muskulatūru. Smadzeņu traumas var izraisīt arī cerebrālās triekas parādīšanos vēlākā dzīvē.
Epilepsija, tāpat kā cerebrālā trieka, bieži vien ir smadzeņu strukturālo anomāliju rezultāts. To var izraisīt ģenētiski vai vides faktori. Epilepsija izraisa neparastas nervu darbības lēkmes smadzenēs, kas var izraisīt krampjus vai citus simptomus.
Daudzas vidē atrodamas vielas var kavēt smadzeņu attīstību vai izraisīt smadzeņu bojājumus. Svins, visbiežāk svina krāsas veidā, ir viens labi zināms šīs problēmas piemērs. Svins izraisa bojājumus daudzās smadzeņu audu zonās, un ievērojama iedarbība bērnībā ierobežos smadzeņu attīstību.
Galvas fiziska trauma var izraisīt smadzeņu anomālijas. Maz ticams, ka viens viegls galvas traumas gadījums, piemēram, smadzeņu satricinājums, radīs pastāvīgas izmaiņas smadzeņu struktūrā. Tomēr nopietnāks vai atkārtots traumatisks smadzeņu ievainojums var izraisīt smadzeņu audu pietūkumu, audu nāvi un zilumu veidošanos. Šis stāvoklis var izraisīt dažādus simptomus, jo var tikt ietekmēta jebkura smadzeņu daļa.
Smadzeņu audzēji un aneirismas var izraisīt patoloģiskas smadzenes. Audzējs augšanas laikā bieži izspiež vai iznīcina veselus smadzeņu audus. Aneirismas, pietūkuši asinsvadi smadzenēs, var arī radīt spiedienu uz blakus esošajiem audiem, izraisot neiroloģiskus simptomus.
Deģeneratīvi smadzeņu darbības traucējumi rodas no normālu smadzeņu struktūru un funkciju pakāpeniskas sabrukšanas. Šiem traucējumiem bieži ir vairāki iemesli. Ģenētikai parasti ir liela nozīme, tāpat kā dzīvesveidam un uzturam.
Alcheimera slimība ir viena no visbiežāk sastopamajām deģeneratīvajām slimībām, kas var izraisīt smadzeņu darbības traucējumus. Tas rodas no pakāpeniskas smadzeņu bojājumu uzkrāšanās plāksnīšu veidā, kas kavē normālu smadzeņu darbību, nefunkcionālu atbalsta audu samezglošanos un zaudētu savienojumu starp neironiem. Šī stāvokļa gala rezultāts ir smadzenes, kas darbojas lēnāk un nepastāvīgāk, un atmiņas zudums un emocionālās kontroles zudums ir bieži sastopami simptomi. Šī slimība ir ļoti izplatīta gados vecākiem cilvēkiem.
Multiplā skleroze ir daudz retāk sastopama, taču tai ir gandrīz līdzīga ietekme uz smadzenēm. Šī slimība, ko parasti uzskata par autoimūnu stāvokli, izraisa nervu šķiedru aizsargpārklājuma noārdīšanos. Šī pārklājuma zudums padara nervus mazāk spējīgus pārraidīt informāciju. Slimība parasti progresē un pēc tam atkārtojas, bet kopējā slimības gaita izraisa smadzeņu deģenerāciju.