Mózgi dzieci i dorosłych z zespołem nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi (ADHD) wydają się działać nieco inaczej niż inne osoby, a te różnice w mózgu z ADHD zazwyczaj wywołują objawy zaburzenia. Badania na ten temat trwają nadal, a więc często dokonuje się nowych odkryć dotyczących tego, jak działa mózg i jak mózg wytwarza ADHD. Ogólnie jednak zaobserwowano, że osoby z ADHD zazwyczaj mają w mózgu niezwykłe ilości pewnych substancji chemicznych i neuroprzekaźników. Mózg z ADHD również wydaje się działać inaczej w kilku kluczowych obszarach, z których wszystkie współpracują ze sobą, aby wytworzyć różne aspekty ADHD.
Osoby z ADHD zazwyczaj mają trudności z koncentracją, wykazują słabą kontrolę impulsów i mogą łatwo odwrócić uwagę od jednego zadania innymi pomysłami lub zadaniami. Przez lata badania skupiały się na roli dopaminy i powiązanej chemii mózgu jako czynnika przyczyniającego się do procesów mózgu ADHD. Ritalin, jeden z podstawowych leków często stosowanych w leczeniu ADHD, zazwyczaj zmienia sposób wytwarzania i wykorzystywania dopaminy w mózgu. Jednak nowsze badania wykazały, że wiele różnych obszarów mózgu wydaje się współpracować, aby wywoływać typowe objawy ADHD.
Cztery główne obszary potencjalnej aktywności mózgu ADHD to płat czołowy, kora mózgowa, układ limbiczny i siatkowy układ aktywacyjny w mózgu. Na przykład w płacie czołowym przeprowadzono wiele badań nad neuroprzekaźnikami i neurologicznymi substancjami chemicznymi. W tym miejscu mózg wytwarza i wykorzystuje chemikalia, takie jak dopamina i glutaminian. W mózgu ADHD wydaje się, że te chemikalia są wytwarzane w nadmiarze lub w niewystarczających ilościach, aby działać prawidłowo. Te zmiany w chemii mózgu mogą wywoływać skutki, takie jak niezdolność do koncentracji lub prawidłowego hamowania działań.
Kora mózgowa jest również silnie zaangażowana w hamowanie czynności mózgu. W mózgu z ADHD kora nie wydaje się właściwie hamować innych obszarów mózgu, co prowadzi do tego, że osoby z ADHD często mają nieodpowiednie wybuchy lub mówią bez uprzedniego zastanowienia się, co ma zostać powiedziane. Może to prowadzić do destrukcyjnego zachowania w klasie lub na spotkaniu biznesowym i innych negatywnych konsekwencji.
Na te wybuchy może również wpływać układ limbiczny mózgu, który kontroluje emocje. Mózg z ADHD nie wydaje się być właściwie kontrolowany przez układ limbiczny, więc osoby z ADHD mogą mieć gwałtowne wahania nastroju lub nie są w stanie kontrolować wybuchów emocjonalnych. Ponieważ te różne części mózgu współpracują ze sobą, różne objawy ADHD pojawiają się nie z powodu jednego systemu, ale połączonego wysiłku wielu części mózgu.
Wydaje się, że system aktywacji siatkowatej w mózgu z ADHD również różni się od „normalnego” mózgu. Wydaje się, że ta część mózgu kontroluje część skupienia i koncentracji płata czołowego, a także aktywność ruchową osoby. Nietypowe funkcje w tym obszarze mogą być odpowiedzialne za częściową niezdolność osoby z ADHD do koncentracji na danym zadaniu, a także za skłonność osób z ADHD do nadpobudliwości lub trudności z usiedzeniem w miejscu.