多年来，学者们一直认为多动症儿童可能有脑结构异常。人们想知道这些孩子的大脑发生了什么，这使得他们的大脑与正常的孩子不同，导致行为非常不同？通过研究，更多的学者想知道药物对多动症儿童的影响和普通儿童有什么不同？要回答上述问题，必须使用一种直接探索儿童大脑的特殊奥秘仪器，对其大脑进行深入研究。

近20年来，正电子发射断层扫描(PET)、磁共振成像(MRI)、功能磁共振成像(fMRI)随着各种无创大脑研究技术的发展，人们开始进一步、系统地揭示大脑结构和功能的特、发展变化规律和潜在发展。特别是近十年来，功能磁共振(fMRI)快速发展为研究多动症儿童脑功能异常提供了有力武器。用功能磁共振研究脑功能多是让孩子完成特定的认知任务，同时观察其大脑的活动状态。当给孩子的任务不同时，表示大脑活动图像上显示的激活大脑区域也不同，然后根据当地大脑区域的血流变化来判断相应大脑区域的活动程度。结果表明，与正常儿童相比，多动症儿童的大脑结构确实存在差异：多动症儿童的前额叶和老茧体积减少，小脑后下蚯蚓体积显著减少。

研究发现，多动症儿童脑内局部脑血流异常。儿童多动、冲动等行为症状越严重，额叶和顶叶的血流灌注越少；纹身区域的灌注一般减少。在执行相同的认知任务时，多动症儿童大脑特定脑区的活动也不同于正常儿童。例如，儿童在执行任务时要求其突然停止。此时，多动症儿童前额叶皮层后部、背部前额叶皮层、腹部前额叶皮层等部位的激活程度低于正常儿童；在解决冲突问题时（此时需要先判断问题，然后做出反应），多动症儿童的前扣被带回，背部前额叶皮层等部位的激活明显不足。

由北京大学精神卫生研究所儿童研究室王玉峰教授领导的研究小组在多动症儿童脑功能研究方面也取得了许多有价值的成果。我们发现，多动症儿童根据看到不同单词的提示，根据不同的按钮做出反应。完成困难任务时，前额叶、扣带回前部、基底段、小脑、右顶下小叶的激活度较低；完成困难任务时，前额叶功能较低，而基底段、小脑和右顶下小叶的激活程度较高。

多动症儿童脑功能异常也表现在对治疗药物的反应上。研究发现，多动症儿童服用利他林（目前治疗多动症最常用的药物）后，基底部血流量下降；一些研究人员要求多动症儿童和正常儿童做需要持续集中注意力的任务，并研究这些儿童的脑图案区域，发现利他林可以增强多动症儿童的图案活动，削弱正常儿童的图案活动。这说明药物的治疗效果是通过改变大脑的活动状态来实现的；药物对正常儿童和多动症儿童大脑的影响是不一致的。

这些研究结果都说明了，多动症儿童在完成特定的任务时，大脑的活动和正常儿童的确存在差异，也许正是这些差异，才会出现多动症的诸多症状。多动症症状的出现存在着神经生物学基础。综上所述，脑功能成像对于我们从整体角度理解多动症儿童的神经生物学基础，以及探讨和发现多动症的病因和发病机理将提供极大的帮助。