最近用PET研究發現多巴胺受體的密度與兒童發育有關, 多巴胺受體密度的特異性變化是直到少年期才成熟。 多動兒童易被影響的區域認為是前葉的多巴通路。 神經心理研究提示多動兒童的葉功能未經成熟。 人們認為前葉皮層與兒童的衝動和攻擊行為有關。 測定發現多動兒童的局部腦血流, 主要是發現半葉和尾狀核兩個部位受累。 有些研究已證明用藥使基底節和中腦的血流增加, 而便運動區的血流減少。 這些發現可以解釋為什麼服利他林後可使多動兒童的注意力能協調精細動作和粗大運動。
不論是皮膚電位還是誘發電位的研究, 均發現多動症兒童一般對刺激表現為覺醒水準的不足, 以前的研究也發現覺醒水準不足與反社會行為和品行障礙有關, 因為覺醒不足, 獎懲行為在一般心理水準不能起作用, 多動症兒童難以吸取以前教訓, 其行為問題也難以矯正。