この効果は主に神経発達期に起こるが、成人期にも多少起こる。シナプスが増えるとシナプス活動も活発になり、神経細胞にエネルギーを補給するグリア細胞のサイズと数が増加する。環境が豊かになると、毛細血管の血管新生も促進され、ニューロンやグリア細胞に余分なエネルギーを供給する。神経鞘（ニューロン、グリア細胞、毛細血管を合わせたもの）が拡大し、大脳皮質が厚くなる。
げっ歯類の脳に関する研究によると、環境を豊かにすることは、神経新生の増大にもつながる可能性が示唆されている。
動物を使った研究では、環境強化が、アルツハイマー病や加齢に関連するものを含む多くの脳関連機能障害の治療や回復を助ける可能性があること、一方、刺激の欠如は認知機能の発達を損なう可能性があることがわかった。さらに、この研究は、環境強化が、老化や認知症などの症状に対する脳の回復力である認知予備能のレベルを高めることも示唆している。
人間に関する研究では、刺激が不足すると認知発達が遅れ、損なわれることが示唆されている。また、より高いレベルの教育を受け、より認知的に刺激的な活動に参加する環境に身を置くことで、認知予備能が高まることもわかっている。
先行研究.
シナプス.
シナプス形成.
樹状突起の複雑さ.
活動とエネルギー消費.
このようなエネルギーに関連した神経突起の変化が、大脳皮質の容積を増加させる（シナプスの数の増加自体は、容積の増加にはほとんど寄与しない）。
運動学習刺激.
母体伝達.
ニューロン新生.
メカニズム.
動物における研究では、環境強化が特定の神経疾患や認知障害からの回復を助けることが示唆されている。
これらの実験のほとんどは、主にげっ歯類などの動物を被験者としているが、研究者たちは、人間の脳が最も似ている動物の脳の患部を指摘し、その発見を、人間がより豊かな環境に対して同等の反応を示すことを示す証拠として用いている。従って、動物で行われたテストは、以下の条件のリストに対する人間のシミュレーションを意味する。
神経リハビリテーション.
自閉症.
アルツハイマー病.
ハンチントン病.
パーキンソン病.
脳卒中.
レット症候群.
弱視.
感覚遮断.