Tính toán học sâu có liên hệ chặt chẽ đến học thuyết về sự phát triển của não bộ (cụ thể, phát triển neocortical) do các nhà khoa học thần kinh nhận thức đề xuất trong đầu thập niên 1990. Một bản tóm tắt dễ tiếp cận của ý tưởng này là tác phẩm của Elman và các cộng sự vào năm 1996 "Xem xét lại Tính bẩm sinh" (Xem thêm: Shrager và Johnson; Quartz và Sejnowski). Những lý thuyết phát triển này cũng được thuyết minh cụ thể trong các mô hình tính toán, chúng là những kỹ thuật tiền nhiệm của các mô hình học sâu được thúc đẩy bởi tính toán (bằng máy tính) đơn thuần. Những mô hình phát triển này chia sẻ thuộc tính thú vị mà nhiều động lực học (learning dynamics) khác nhau được đề xuất trong nghiên cứu não bộ (Ví dụ, một làn sóng của yếu tố tăng trưởng thần kinh) để hỗ trợ việc tự tổ chức của các loại mạng nơ ron có liên quan với nhau được sử dụng trong các mô hình học sâu thuần tính toán sau đó; và các mạng neuron tính toán như vậy có vẻ tương tự như quan điểm của ngành nghiên cứu vỏ não mới như một hệ thống phân cấp của bộ lọc trong đó mỗi lớp chụp một số thông tin trong môi trường hoạt động, và sau đó đi qua phần còn lại, cũng như tín hiệu cơ bản được sửa đổi, tới các lớp khác cao hơn trong hệ thống phân cấp. Quá trình này mang lại một chồng tự tổ chức các cảm biến, cũng như điều chỉnh để hoạt động môi trường của họ. Như được mô tả trên tờ New York Times vào năm 1995: "...bộ não của những trẻ sơ sinh dường như tự tổ chức riêng chính nó dưới ảnh hưởng của các sóng của cái gọi là các yếu tố - dinh dưỡng... các khu vực khác nhau của não trở nên kết nối tuần tự, với một lớp mô trưởng thành trước các mô khác và cho đến khi toàn bộ não là trưởng thành."

Tầm quan trọng của học sâu đối với sự tiến hóa và phát triển của nhận thức của con người đã không thoát khỏi sự chú ý của các nhà nghiên cứu. Một khía cạnh của phát triển con người là phân biệt chúng ta với những người hàng xóm trong họ linh trưởng gần nhất của mình có thể thay đổi trong thời gian phát triển. Trong số các loài linh trưởng, bộ não con người vẫn còn tương đối mềm dẻo cho đến cuối thời kỳ sau khi sinh, trong khi bộ não của họ hàng gần gũi nhất của chúng ta hoàn toàn cố định hơn ngay sau khi sinh. Vì vậy, con người có khả năng truy cập lớn hơn vào những kinh nghiệm phức tạp đang diễn ra trên thế giới trong giai đoạn hình thành nhất của sự phát triển não bộ. Điều này có thể cho phép chúng ta "điều chỉnh" để thay đổi nhanh chóng môi trường mà các động vật khác, nhiều bị hạn chế bởi cơ cấu tiến hóa của bộ não của chúng, không thể để thực hiện được. Đến mức mà những thay đổi này được phản ánh trong các thay đổi thời gian tương tự trong sóng được giả thuyết của sự phát triển vỏ não, chúng cũng có thể dẫn đến những thay đổi trong việc khai thác thông tin từ môi trường kích thích trong thời gian đầu tự tổ chức của bộ não. Tất nhiên, cùng với tính linh hoạt này đến một giai đoạn kéo dài chưa thành thục, trong đó chúng ta phụ thuộc vào người chăm sóc và cộng đồng của mình để hỗ trợ và đào tạo. Lý thuyết của học sâu do đó thấy sự cùng tiến hóa đồng thời của văn hóa và nhận thức như là một điều kiện cơ bản của sự tiến hóa của con người.