脊椎動物の胚は、発生の初期に神経板と表皮外胚葉の接する神経堤と呼ばれる部分で大きく成長します。 神経堤は神経堤細胞（NCC）を生み出し、これが複数の異なる種類の細胞になり、胚の発達とともに組織や器官に貢献する。 器官や組織の例としては、末梢神経や腸管神経、グリア、色素細胞、頭蓋や顔の軟骨や骨、平滑筋などがあります。 神経堤が作り出すNCCの多様性から、研究者は神経堤を第4の胚葉として、あるいはすべての成体組織や器官がそこから発生する初期胚の主要な細胞構造の一つとして提唱している。 さらに、進化生物学者は、神経堤がすべての脊椎動物に新しく共有された進化的特性（synapomorphy）であることから、神経堤を研究している。
神経堤が最初に胚に現れるのは、芽球が胃球になる侵襲と拡散のプロセス（gastrulation）であるが、それは神経斑段階で区別できるようになる。 神経板が折り畳まれて神経管となり、最終的に中枢神経系へと発達するのが神経期である。 神経堤は、神経板の正中線の両側にある、神経外胚葉と非神経外胚葉との2つの接合部で発生する。 神経形成が進み、神経管が形成されると、この2つの接合部は神経管の頂部で合流する。
一部の研究者は、神経外胚葉と表皮外胚葉の相互作用が神経堤の発生を促すと主張している。 しかし、ほとんどの研究者は、神経堤が神経細胞とガングリアを生み出すことから、神経外胚葉を神経堤細胞の前駆体として扱っています。ガングリアは、脳と脊髄以外の神経系の末梢にあるニューロンの束です。 研究者たちがNCCを研究してきたのは、神経堤が生み出す細胞の種類が多様であるためである。 例えば、NCCは幹細胞のように多様な細胞型に分化する可能性があるため、幹細胞の研究に有用なモデルとなっている。
一旦神経管が形成されると、神経堤細胞（NCC）は心臓NCC（CarNCC）、体幹NCC（tNCC）、頭蓋NCC（cNCC）、または迷走神経NCCおよび仙骨NCCに分化する。 この分化により、NCCは異なる化学環境にさらされ、最終的に異なる細胞種や組織へと発達する。 まず、迷走神経NCCと仙骨NCCは、中胚葉の神経管、表皮、体節の間にあるメセンチームと呼ばれる緩く詰まった細胞を通って神経管の幹から遠ざかる。 これらの細胞は消化管腸管神経節や頸部副交感神経節になる。 一部のtNCCは背側に移動する副経路を通って外胚葉に入り、最終的に腹の正中線まで移動し、色素細胞になる。 cNCCは色素細胞、ニューロン、グリアにも成長するが、顔と頭蓋骨の軟骨と骨の発達に寄与するのはこれらのNCCだけである。 CarNCCは神経堤の後方で背側に移動し、肺動脈と大動脈の隔壁、および大動脈弓の内皮を形成する。
研究者たちは19世紀半ばに神経堤を研究した。 1868年、スイスのバーゼルに住む発生学者ヴィルヘルム・ヒスは、ニワトリ（ガルス・ガルス）の胚を研究し、神経管の上にある細胞が脊髄や頭蓋の神経節の前駆細胞であることを突き止めました。 彼はこれをZwischenstrang（中間コード）と呼んだ。 1874年、彼はこれを器官形成生殖領域と命名した。 しかし、彼が同定したのは神経堤ではなく、神経堤から神経管の上の位置に移動したNCCのサブセットでした。歴史家は、神経堤という用語の最初の使用は、1879年に英国マンチェスターのオーエンス大学の教授、アーサー・マーシャルによって発表された論文にさかのぼると述べています。 1878年、ヒヨコの胚を研究していた彼は、神経管の上部に発見したのと同じ細胞を表現するために神経稜という言葉を使ったが、後にその定義を修正した。 マーシャルは、神経管が完成する前に生じる神経外胚葉と表皮外胚葉の2つの接合部を表すために、神経堤という言葉を作り出しました。 彼は、今後、神経隆起という言葉は、神経堤から発生し、再生が完了すると神経管の上に移動する帯状の細胞を識別するためにのみ使用されるべきであると宣言している。
1893年、Julia Plattは、泥子犬（Necturusmaculosus）の歯の顔や咽頭弓骨格の軟骨の前駆細胞として外胚葉からのNCCsを同定しました。 19世紀後半、彼女はマサチューセッツ州ウッズホールの海洋生物学研究所や、ドイツのフライブルク大学などで研究を行った。 40年後の1920年代から1930年代にかけて、研究者たちはプラットの結論を確認することになるのだが、プラットは神経堤、つまり外胚葉由来の咽頭弓骨格は、骨格組織が中胚葉のみから発生することから不可能であると主張している。 1950年代に入ると、神経堤から発生する骨格組織について、さらに研究が進められた
1950年、SvenHörstadiusが「The Neural Crest: その性質と派生物の実験的研究」を出版した。 この単行本は、イギリスのロンドンにあるロンドン大学での講義をもとに、神経堤に関する実験を概観したものである。 250以上の論文からデータを抽出し、レビューしている。 ヘルスタディウスの研究は、プラットの結論を検証する実験に言及し、神経堤を生物学的研究の一分野として確立させた。
研究者たちは、21世紀に入ってから、神経堤が生殖細胞層であると主張し始めた。それまでは、外胚葉、中胚葉、内胚葉という3つの生殖細胞層が認められていた。 1999年、カナダのノバスコシア州にあるダルハウジー大学のブライアン・ホールは、『脊椎動物の発生と進化における神経堤と神経堤細胞』を発表し、神経堤が生殖細胞層であるための要件を満たしていると主張した。 まず、生殖細胞層とは、胚が発生するための主要な組織であると定義している。 ホールは、生殖層には一次と二次の2種類があることを指摘する。 第一次生殖層は、外胚葉と内胚葉で、脊椎動物の胚では受精前に最初に出現する。 この2つの生殖層しか持たない動物もあり、科学者はこれを複式生殖と呼んでいる。 クラゲやカイメンなどがそうである。 しかし、三葉性の動物には、中胚葉と呼ばれる第三の生殖層があり、祖先が二葉性の動物で進化したものである。 中胚葉は、最初の2つの胚葉の相互作用によって生じるため、研究者は2次胚葉とみなしている。 ホールは中胚葉と同様に神経堤も二次的な生殖層であると主張している。 彼は、中胚葉と同様に、神経堤も第一次胚葉である外胚葉の相互作用から発生初期に生じると言う。 また、多くの組織や臓器に寄与している。 さらに、神経堤は、中胚葉が両生類に特徴的であるように、脊椎動物に特徴的な形態である。 ホールは、神経堤は三胚葉の進化の後に出現すると主張している。 したがって、その後に登場した動物である脊椎動物は、4つの層を意味する4芽球と呼ばれるべきであると主張している。 ホールは、神経堤は発生初期に出現し、外胚葉由来であり、脊椎動物の共形態であることから、二次生殖器層と考えるべきであると主張している。
20世紀初頭、口蓋裂やアルビニズムなどの顔面、色素、心臓、視覚、聴覚の異常は、神経堤とNCCの異常発生に起因しているとする研究報告がなされました。 また、NCCが移動するメカニズムの特性についても議論された。 さらに、がん研究者は、NCCががん細胞と類似していることから、神経堤を研究していた。 NCCが発生時に移動するメカニズム、NCCが使用する特異的なシグナル伝達経路、および転写因子は、がん細胞と同じであり、NCCはがん細胞がどのように増殖するかを研究するモデルになっている。 “神経紋章と脊椎動物の起源：新しい頭”. Science 220 (1983): 268-74.