Banyak penyebab paling umum dari otak abnormal berasal dari masalah yang terjadi selama perkembangan otak janin atau anak usia dini. Dalam beberapa kasus, masalah ini memiliki penyebab genetik. Dalam kasus lain, masalah perkembangan otak diakibatkan oleh faktor lingkungan, termasuk paparan zat beracun atau tekanan lingkungan. Cedera fisik juga dapat mengakibatkan perkembangan otak yang abnormal. Beberapa kelainan otak muncul secara bertahap sepanjang hidup.
Otak manusia adalah struktur yang luar biasa kompleks. Kompleksitas otak manusia berarti bahwa ada banyak cara berbeda di mana perkembangannya bisa serba salah. Masalah genetik yang paling parah biasanya berakibat fatal. Masalah yang kurang serius dalam perkembangan otak janin seringkali menghasilkan struktur otak yang abnormal.
Cerebral palsy adalah salah satu kondisi umum yang sering diakibatkan oleh perkembangan otak yang tidak normal. Ini hasil dari masalah genetik. Biasanya ini terkait dengan masalah perkembangan di dalam rahim. Kondisi ini dapat bermanifestasi dalam berbagai bentuk tetapi paling sering berdampak pada kemampuan otak dan sistem saraf untuk secara efektif mengontrol otot-otot tubuh. Trauma otak juga dapat menyebabkan cerebral palsy muncul di kemudian hari.
Epilepsi, seperti halnya palsi serebral, seringkali merupakan akibat dari kelainan struktural di otak. Ini mungkin disebabkan oleh faktor genetik atau lingkungan. Epilepsi menghasilkan serangan aktivitas saraf yang tidak biasa di otak yang dapat menyebabkan kejang atau gejala lainnya.
Banyak zat yang ditemukan di lingkungan dapat menghambat perkembangan otak atau menyebabkan kerusakan otak. Timbal, paling sering dalam bentuk cat timbal, adalah salah satu contoh terkenal dari masalah ini. Timbal menyebabkan kerusakan pada banyak area jaringan otak, dan paparan masa kanak-kanak yang signifikan akan membatasi perkembangan otak.
Trauma fisik pada kepala dapat menyebabkan munculnya kelainan otak. Satu insiden trauma kepala ringan, seperti gegar otak, tidak mungkin menyebabkan perubahan permanen pada struktur otak. Namun, cedera otak traumatis yang lebih serius atau berulang dapat menyebabkan pembengkakan, kematian jaringan, dan memar pada jaringan otak. Kondisi ini dapat menghasilkan sejumlah gejala karena bagian otak mana pun dapat terpengaruh.
Tumor otak dan aneurisma keduanya dapat menyebabkan otak abnormal. Tumor akan sering menggantikan atau menghancurkan jaringan otak yang sehat saat tumbuh. Aneurisma, pembengkakan pembuluh darah di otak, juga dapat memberi tekanan pada jaringan di dekatnya, menyebabkan gejala neurologis.
Gangguan otak degeneratif berasal dari kerusakan bertahap struktur dan fungsi otak normal. Gangguan ini sering memiliki beberapa penyebab yang berkontribusi. Genetika biasanya memainkan peran besar, seperti halnya gaya hidup dan nutrisi.
Penyakit Alzheimer adalah salah satu penyakit degeneratif yang paling umum yang dapat menghasilkan otak yang abnormal. Ini berasal dari akumulasi bertahap kerusakan otak dalam bentuk plak yang menghambat fungsi otak normal, kusut jaringan pendukung non-fungsional, dan kehilangan koneksi antar neuron. Hasil akhir dari kondisi ini adalah otak yang berfungsi lebih lambat dan tidak menentu dengan kehilangan memori dan kehilangan kontrol emosi sebagai gejala umum. Penyakit ini sangat umum di kalangan orang tua.
Multiple sclerosis jauh lebih jarang terjadi tetapi memiliki efek yang secara luas serupa pada otak. Penyakit ini, yang umumnya diyakini sebagai kondisi auto-imun, menyebabkan rusaknya lapisan pelindung di sekitar serabut saraf. Hilangnya lapisan ini membuat saraf kurang mampu mengirimkan informasi. Penyakit ini biasanya berkembang dan kemudian kambuh, tetapi perjalanan penyakit secara keseluruhan menghasilkan degenerasi otak.