Badając rozwój układu nerwowego u zwierząt dziś występujących i odnosząc jego budowę u najbardziej podobnych zwierząt dzisiejszych, wnioskuje się o jego budowie u zwierząt wymarłych i w ten sposób odtwarza jego rozwój.
Prekursorzy Potencjał czynnościowy, niezbędny dla aktywności neuronalnej, wyewoluował już u jednokomórkowych eukariotów. Wykorzystują one raczej potencjał wynikający z nierównowagi stężeń kationów wapnia, niż sodu, ale ten mechanizm został prawdopodobnie zaadaptowany do przekazywania sygnałów elektrycznych przez neurony zwierząt wielokomórkowych. W pewnych koloniach eukariontów, jak Obelia, sygnały elektryczne ulegają propagacji nie tylko przez sieci nerwowe, ale także przez komórki nabłonkowe wspólnego układu pokarmowego kolonii.
Gąbki W środkowej warstwie ciała gąbek znajdują się wielobiegunowe komórki o długich, cienkich wypustkach. Komórki łączą się ze sobą za pomocą tych wypustek. Gąbki nie wytwarzają jednak komórek łączących się między sobą za pomocą synaps. Nie mając neuronów, nie mają też układu nerwowego. Dysponują jednak pewnymi homologami licznych genów grających kluczowe role w funkcji synaps.