Les rats élevés dans un environnement enrichi ont un cortex cérébral plus épais (3.3-7%) qui contient 25% de synapses en plusL'effet d'un environnement enrichi sur le cerveau se produit si cette exposition a lieu directement après la naissance, mais décline par après, y compris pendant l'âge adulte. Quand le nombre de synapses augmente chez l'adulte, leur nombre reste élevé même quand les adultes sont remis dans un environnement de fortune pour une trentaine de jours suggère qu'une telle augmentation du nombre de synapses n'est pas nécessairement temporaire. Néanmoins, l'augmentation du nombre de synapses a été observé comme se réduisant avec l'âge. La stimulation n'affecte pas seulement les synapses via la pyramide neurale (l'axe principal reliant les neurones dans le cortex cérébral) mais aussi les cellules stellates (qui sont habituellement des interneurones). Cela peut même aller jusqu'à agir sur les neurones en dehors du cerveau, dans la rétine
L'enrichissement de l'environnement influe sur la complexité et la longueurs du secteur des dendrites (contentant les systèmes de synapses). Les niveaux supérieur d'embranchement des dendrites sont alors augmentés, ainsi que sur leur longueur comme chez les jeunes animaux.
Les synapses chez les animaux élevés en environnement stimulant montre des évidences d'augmentation d'activité synaptiques. Les synapses ont également tendance à être plus grandes. Cette augmentation de la consommation d'énergie dans les cellules gliales et dans la capillarité locale qui fournissent aux synapses l'augmentation d'énergie.
Cette énergie permet de relier que les modifications de la neuropile sont responsables de l'augmentation du volume cérébral, essentiellement par densification(l'augmentation en nombre de synapses signifiant difficilement en soi une augmentation de volume).
Une partie des effets de l'enrichissement de l'environnement est de fournir des opportunités complémentaires d'acquérir des capacités moteurs. Des recherches sur les aptitudes acrobatiques des rats montre que cela mène également à une augmentation du nombre de synapses.
L'enrichissement durant la grossesse a des effets sur le fœtus tel l'accélération du développement de la rétine.
L'enrichissement de l'environnement peut également mener à la formation de neurones (du moins chez les rats) mais également renverser un phénomène de pertes de neurones dans l'hippocampe ainsi que les désordres mémoriels suite à un stress chronique. However, its relevance has been questioned for the behavioral effects of enriched environments. Des recherches actuelles démontrent que d'une part nous pouvons augmenter nos capacités cérébrales physiques à tout âge sauf probablement dans le néocortex mais les gains les plus importants semblent avoir lieu jusqu'à l'âge de 10 ans, jusqu'à 16% de gains complémentaires observés chez les sujets stimulés.