一、多動癥兒童的大腦形態變化
眾所周知，人的大腦分為形狀、大小相同的左、右兩半球，在功能上，左、右兩半球各自發揮著不同的作用，右半球支配感性活動，即直觀思維活動、音樂活動、隨意注意等，左半球支配思維概念活動，即語言能力、邏輯推理等。
最近幾年，隨著科學技術的不斷改善，醫療技術也在迅速提高，從而能更精確地測量人腦的形狀、大小等，如磁共振成象技術（MRI），對診斷為多動癥的兒童做了檢查，發現多動癥兒童右前腦的寬度比對照組兒童右前腦的寬度小；對一組有學習困難的兒童進行檢查，發現其前額與多動癥兒童的相似。研究還發現，多動癥兒童的胼胝體的膝部、壓部以及胼胝體前部至壓部區域在形態上也比對照組小。這些資料表明，形態上的一些改變，反映了右大腦半球可能在結構上存在區域性變異。由于多動癥兒童的表現不一致，它的變異范圍不僅局限于額葉，還可能波及其他神經區域，但盡管波及范圍廣泛，病理上也有些變化，而損害程度是比較輕的，故曾被命名為輕微腦損傷。隨著科學進步，可能還會有新的發現。
二、多動癥兒童的腦血流變化
人腦每天需要大量的能量和氧的供給，因此，腦的血流十分豐富，以保證腦的正常工作，倘若腦血流供應不足，就會引起腦部神經精神癥狀。時至今日，人們已經能準確測量腦各部分的血流狀況。有關專家用同位素１３３ XE（氙）標記，采用一系列單光子發射層面攝影掃描（PET）技術，檢查多動癥兒童的腦血流變化，發現多動癥兒童額葉中央區和尾狀核的血流灌注減少。另一研究發現，無論是注意障礙伴有多動或伴有其它神經精神癥狀的兒童組，在紋狀體和腦室周圍后部的血流減少；相反，在主要感覺區和感覺運動區（包括枕葉和主要聽區）的血流灌注相對增加，這就可能使兒童有意（主動）注意的能力不足，而無意（被動）注意的能力相對過強。研究還發現，應用注意促進劑利他林之后，灌注到基底節和中央區的血流增加，而灌注到皮層區的血流減少，因此，可以推斷出兒童多動癥的發生可能與大腦的血流分布改變有密切關系。
三、多動癥兒童的大腦糖代謝的變化
糖是供給大腦的主要能量。糖代謝的狀況在一定程度上可以反映腦的功能狀況。腦功能失調可能表現糖代謝降低。為了探明多動癥兒童的糖代謝狀況，美國精神健康研究院精神病醫生阿蘭·扎米肯與同事們采用大腦顯像技術--陽電子發射層面攝影術，測量了兩組成年人的糖代謝率：一組是25例從小患有多動癥的成人，另一組是50例正常人對照組，兩組人在年齡、社會經濟、智商、受教育程度上基本一致，結果顯示，多動癥患者的大腦糖代謝低于正常對照組8.1%，具有明顯差異。降低最大的是在運動皮層區和前上額皮層區，這兩個區域是大腦皮層注意力和運動神經的主要區域，這些區域糖代謝降低，會導致注意障礙和行為失控，從而更加證實了患多動癥病人與正常人的大腦糖代謝有顯著差異。
四、多動癥兒童的腦電圖改變
腦電圖是通過腦電圖機記錄的一種腦細胞的生物電活動軌跡。腦的異常變化，可引起腦電圖的相應變化，當大腦發生病變時，腦電圖可出現波幅增高，頻率減慢等異常腦電圖波形。但是，腦電圖的改變，不能直接確定病變的性質，我們博大兒童多動癥防治研究所的諸位專家經過反復多年的研究及臨床實踐經驗，總結出：當兒童患有多動癥時，腦電圖會有輕微的變化，尤其是多動癥兒童額葉的前中部至中央運動區的皮層受損時，會引起腦功能的輕微改變，隨即可出現波幅增高，頻率變慢的異常波形，這就可以證明有關學者對兒童多動癥的腦電圖論述分析是正確的。
五、多動癥兒童的腦誘發電位變化
人體受到外界的刺激可引起腦電位的早、中、晚三種變化，其中，早、中期比較穩定，晚期則不穩定，當注意處于緊張狀態時，腦電位波幅會有明顯升高；當注意處于渙散狀態時，腦電位的波幅會下降。
多動癥兒童的核心問題是：注意力不集中。注意集中屬于主動主意，注意不集中屬于被動注意。正常兒童這兩種注意是有顯著差異的，當主動注意時，腦誘發電位波幅大，被動注意時，腦誘發電位波幅小，顯示電位有明顯變化。多動癥兒童由于注意集中困難，主動注意時腦誘發電位波幅較小，而被動注意時腦誘發電位波幅降低不多，顯示電位的變化率不大。因此，多動癥兒童與正常兒童的腦誘發電位有明顯差異。
有人發現，在主動注意的狀態下，多動癥患兒腦誘發電位波幅較正常組明顯降低，被動注意時的誘發電位變異率也較正常兒童小，他們認為這與兒童注意力不集中有很大關系。
博大兒童多動癥抽動癥防治研究所1990年對86例患有多動癥的兒童進行了腦視覺誘發電位的研究，實驗結果與上述結論相一致，經治療后，腦誘發電位的波幅接近正常兒童，從而證明了多動癥兒童確實存在著腦誘發電位的功能缺陷。
