一、多动症儿童的大脑形态变化
众所周知，人的大脑分为形状、大小相同的左、右两半球，在功能上，左、右两半球各自发挥着不同的作用，右半球支配感性活动，即直观思维活动、音乐活动、随意注意等，左半球支配思维概念活动，即语言能力、逻辑推理等。
最近几年，随着科学技术的不断改善，医疗技术也在迅速提高，从而能更精确地测量人脑的形状、大小等，如磁共振成象技术（MRI），对诊断为多动症的儿童做了检查，发现多动症儿童右前脑的宽度比对照组儿童右前脑的宽度小；对一组有学习困难的儿童进行检查，发现其前额与多动症儿童的相似。研究还发现，多动症儿童的胼胝体的膝部、压部以及胼胝体前部至压部区域在形态上也比对照组小。这些资料表明，形态上的一些改变，反映了右大脑半球可能在结构上存在区域性变异。由于多动症儿童的表现不一致，它的变异范围不仅局限于额叶，还可能波及其他神经区域，但尽管波及范围广泛，病理上也有些变化，而损害程度是比较轻的，故曾被命名为轻微脑损伤。随着科学进步，可能还会有新的发现。
二、多动症儿童的脑血流变化
人脑每天需要大量的能量和氧的供给，因此，脑的血流十分丰富，以保证脑的正常工作，倘若脑血流供应不足，就会引起脑部神经精神症状。时至今日，人们已经能准确测量脑各部分的血流状况。有关专家用同位素１３３ XE（氙）标记，采用一系列单光子发射层面摄影扫描（PET）技术，检查多动症儿童的脑血流变化，发现多动症儿童额叶中央区和尾状核的血流灌注减少。另一研究发现，无论是注意障碍伴有多动或伴有其它神经精神症状的儿童组，在纹状体和脑室周围后部的血流减少；相反，在主要感觉区和感觉运动区（包括枕叶和主要听区）的血流灌注相对增加，这就可能使儿童有意（主动）注意的能力不足，而无意（被动）注意的能力相对过强。研究还发现，应用注意促进剂利他林之后，灌注到基底节和中央区的血流增加，而灌注到皮层区的血流减少，因此，可以推断出儿童多动症的发生可能与大脑的血流分布改变有密切关系。
三、多动症儿童的大脑糖代谢的变化
糖是供给大脑的主要能量。糖代谢的状况在一定程度上可以反映脑的功能状况。脑功能失调可能表现糖代谢降低。为了探明多动症儿童的糖代谢状况，美国精神健康研究院精神病医生阿兰·扎米肯与同事们采用大脑显像技术--阳电子发射层面摄影术，测量了两组成年人的糖代谢率：一组是25例从小患有多动症的成人，另一组是50例正常人对照组，两组人在年龄、社会经济、智商、受教育程度上基本一致，结果显示，多动症患者的大脑糖代谢低于正常对照组8.1%，具有明显差异。降低最大的是在运动皮层区和前上额皮层区，这两个区域是大脑皮层注意力和运动神经的主要区域，这些区域糖代谢降低，会导致注意障碍和行为失控，从而更加证实了患多动症病人与正常人的大脑糖代谢有显著差异。
四、多动症儿童的脑电图改变
脑电图是通过脑电图机记录的一种脑细胞的生物电活动轨迹。脑的异常变化，可引起脑电图的相应变化，当大脑发生病变时，脑电图可出现波幅增高，频率减慢等异常脑电图波形。但是，脑电图的改变，不能直接确定病变的性质，我们博大儿童多动症防治研究所的诸位专家经过反复多年的研究及临床实践经验，总结出：当儿童患有多动症时，脑电图会有轻微的变化，尤其是多动症儿童额叶的前中部至中央运动区的皮层受损时，会引起脑功能的轻微改变，随即可出现波幅增高，频率变慢的异常波形，这就可以证明有关学者对儿童多动症的脑电图论述分析是正确的。
五、多动症儿童的脑诱发电位变化
人体受到外界的刺激可引起脑电位的早、中、晚三种变化，其中，早、中期比较稳定，晚期则不稳定，当注意处于紧张状态时，脑电位波幅会有明显升高；当注意处于涣散状态时，脑电位的波幅会下降。
多动症儿童的核心问题是：注意力不集中。注意集中属于主动主意，注意不集中属于被动注意。正常儿童这两种注意是有显著差异的，当主动注意时，脑诱发电位波幅大，被动注意时，脑诱发电位波幅小，显示电位有明显变化。多动症儿童由于注意集中困难，主动注意时脑诱发电位波幅较小，而被动注意时脑诱发电位波幅降低不多，显示电位的变化率不大。因此，多动症儿童与正常儿童的脑诱发电位有明显差异。
有人发现，在主动注意的状态下，多动症患儿脑诱发电位波幅较正常组明显降低，被动注意时的诱发电位变异率也较正常儿童小，他们认为这与儿童注意力不集中有很大关系。
博大儿童多动症抽动症防治研究所1990年对86例患有多动症的儿童进行了脑视觉诱发电位的研究，实验结果与上述结论相一致，经治疗后，脑诱发电位的波幅接近正常儿童，从而证明了多动症儿童确实存在着脑诱发电位的功能缺陷。
