研究发现，多动症儿童脑内局部脑血流异常。那些多动、冲动等行为症状越严重的孩子，其额叶和顶叶的血流灌注越少，纹状体区的灌注普遍降低。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情况也和正常儿童不同。例如，儿童在执行某一任务时要求其突然停止。
此时，多动症儿童前额叶皮层后部，背部侧前额叶皮层，腹外侧前额叶皮层等部位的激活程度较正常儿童差；而在解决冲突问题时（此时需要先对问题判断，然后作出反应），多动症儿童的前额叶皮层后不，背外侧前额叶皮层等部位的激活明显不足。
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