多項臨床研究發現，自閉兒的終生發展性障礙源於大腦的中樞神經系統失調：
A靜息腦血流量異常
2011年發表於《自閉症與發展遲緩期刊》的一項臨床醫學觀察：自閉症患者與一般人在靜息狀態下的局部腦血流（rCBF）有著顯著的差異，也就是說，自閉症患者的右側半腦的血流量明顯較多。
B腦內連結異常
自閉症譜系障礙（ASD）的生理性成因尚無定論。但在多項功能研究表明：腦部負責分配、聚焦與學習的神經元功能（包含杏仁核及海馬迴）出現連接異常的障礙，以致神經接受器無法用正確的方式及敏感度讀取刺激，進而影響早期的語言、社交與行為的學習發展。
C大腦結構異常
根據2012年進行的自閉症譜系障礙（ASD）大腦磁振造影MR研究中結論：在ASD患者中，幼兒的總腦容量有異常增加、兒童杏仁核總體積增加、青少年及成人則發生胼胝體減少，海馬迴在各年齡層中也與一般人有差異。
其他部分如額葉及顳葉的密度、頂葉皮質層厚度、前額葉白質等等都有著顯著差異。但研究也提及，後續研究應該內入排除取樣及MR攝影差異化等干擾因素。
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