Tabung saraf adalah struktur embrio vertebrata yang berkembang menjadi otak dan sumsum tulang belakang. Ini terbentuk dari selungkup yang dipandu secara genetik dari sepiring jaringan di dalam embrio. Ini dibagi menjadi beberapa bagian di tempat yang berbeda dalam tabung yang sesuai dengan lokasi daerah otak yang akan mereka tuju. Sistem saraf tepi berkembang di luar tabung saraf melalui migrasi sel-sel puncak saraf. Penutupan tabung yang tidak lengkap baik di otak atau tulang belakang menyebabkan cacat lahir yang serius.
Pembentukan tabung saraf membutuhkan waktu yang berbeda-beda, tergantung pada organismenya. Pada manusia, itu dimulai tiga sampai empat minggu setelah pembuahan. Pada awal perkembangannya, alur saraf muncul dari sepiring jaringan dan semakin dalam saat terlipat di atas sumbu pusat. Gen yang memandu proses ini, disebut gen hox, adalah bagian dari sistem yang mengatur embrio ke dalam divisi struktural. Seiring dengan keluarga protein Cdx yang mengatur aksinya, gen hox sangat penting dalam mengarahkan sel saraf ke lokasi yang sesuai dalam embrio.
Perkembangan tabung saraf disebut neurulasi. Neurulasi primer terjadi segera setelah pelat saraf terbentuk, menyebabkan tepi pelat terlipat dan menutupi bagian tengah pelat. Pusat kendali motorik/neuromuskular berasal dari jaringan di bagian ventral tuba, daerah yang berhubungan dengan lempeng basal. Fungsi somatosensori, termasuk persepsi dan bentuk-bentuk sensasi lainnya, berafiliasi dengan pelat alar di bagian dorsal tuba. Neurulasi sekunder terjadi ketika sel-sel di sepanjang pelat saraf membentuk ruang kosong di dalamnya, melengkapi tabung.
Penonjolan akibat cairan membagi tabung saraf menjadi empat bagian, tiga bagian pertama menjadi otak sedangkan bagian terakhir membentuk sumsum tulang belakang. Gen Hox memandu pembagian daerah yang berbeda dari sistem saraf, sebagai otak belakang, otak tengah, dan otak depan berkembang masing-masing dari rhomebencephalon tabung, mesencephalon, dan prosencephalon. Neuron baru terbentuk selama proses ini, karena jaringan yang disebut neural crest terpisah dari tabung dan bermigrasi ke seluruh embrio. Sel-sel puncak saraf akhirnya menjadi saraf sistem saraf tepi.
Spina bifida adalah cacat tabung saraf yang umum terjadi pada awal kehamilan selama waktu singkat tabung terbuka, dan mengakibatkan penutupan yang tidak lengkap dari tulang belakang janin. Vertebra yang mengelilingi sumsum tulang belakang gagal untuk sepenuhnya mengelilinginya, sehingga kabelnya, dan terkadang membran berisi cairan, menonjol keluar dari kolom. Ketika bagian atas tabung saraf tidak menutup, suatu kondisi yang disebut anensefali menyebabkan sebagian otak terbuka dan cacat. Suplemen asam folat sebelum pembuahan mengurangi risiko cacat seperti spina bifida.