Otak anak-anak dan orang dewasa dengan attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) tampaknya berfungsi agak berbeda dari orang lain, dan perbedaan otak ADHD ini biasanya menghasilkan gejala gangguan. Penelitian berlanjut dalam subjek ini, dan penemuan baru sering dibuat mengenai bagaimana otak bekerja dan bagaimana ADHD diproduksi oleh otak. Secara umum, bagaimanapun, telah diamati bahwa individu dengan ADHD biasanya memiliki jumlah bahan kimia dan neurotransmiter tertentu yang tidak biasa di otak. Otak ADHD juga tampaknya berfungsi secara berbeda di beberapa bidang utama, yang semuanya bekerja sama untuk menghasilkan berbagai aspek ADHD.
Orang dengan ADHD biasanya mengalami kesulitan berkonsentrasi, menunjukkan kontrol impuls yang buruk, dan mungkin mudah teralihkan dari satu tugas oleh ide atau tugas lain. Selama bertahun-tahun, penelitian telah difokuskan pada peran dopamin dan kimia otak terkait sebagai kontributor proses otak ADHD. Ritalin, salah satu obat utama yang sering digunakan untuk mengobati ADHD, biasanya mengubah cara dopamin diproduksi dan digunakan di dalam otak. Penelitian yang lebih baru, bagaimanapun, telah menunjukkan bahwa sejumlah area otak yang berbeda tampaknya bekerja sama untuk menghasilkan gejala umum ADHD.
Empat area utama aktivitas otak ADHD potensial adalah lobus frontal, korteks serebral, sistem limbik, dan sistem pengaktif retikuler di dalam otak. Lobus frontal, misalnya, adalah tempat banyak penelitian tentang neurotransmiter dan bahan kimia neurologis telah dilakukan. Di sinilah bahan kimia seperti dopamin dan glutamat diproduksi dan digunakan oleh otak. Di otak ADHD, tampaknya bahan kimia ini diproduksi secara berlebihan atau dalam jumlah yang tidak mencukupi untuk bekerja dengan baik. Perubahan kimia otak ini dapat menghasilkan pengaruh seperti ketidakmampuan untuk berkonsentrasi atau menghambat tindakan dengan benar.
Korteks otak juga sangat terlibat dengan aktivitas penghambatan otak. Di otak ADHD, korteks tampaknya tidak menghambat area lain dari otak dengan benar, menyebabkan mereka yang menderita ADHD sering meledak-ledak atau berbicara tanpa terlebih dahulu mempertimbangkan apa yang akan dikatakan. Hal ini dapat menyebabkan perilaku mengganggu di kelas atau pertemuan bisnis dan konsekuensi negatif lainnya.
Ledakan ini juga dapat dipengaruhi oleh sistem limbik otak, yang mengontrol emosi. Otak ADHD tampaknya tidak dikontrol dengan baik oleh sistem limbik, sehingga individu dengan ADHD mungkin mengalami perubahan suasana hati yang liar atau tidak dapat mengendalikan ledakan emosi. Karena bagian-bagian otak yang berbeda ini bekerja bersama, berbagai gejala ADHD bermanifestasi bukan karena satu sistem, tetapi melalui upaya gabungan dari beberapa bagian otak.
Sistem pengaktifan retikuler di otak ADHD juga tampaknya berbeda dari otak “normal”. Bagian otak ini tampaknya mengontrol beberapa fokus dan konsentrasi lobus frontal, serta aktivitas motorik seseorang. Fungsi yang tidak biasa di area ini mungkin bertanggung jawab atas beberapa ketidakmampuan seseorang dengan ADHD untuk berkonsentrasi pada tugas yang diberikan, dan kecenderungan mereka dengan ADHD untuk menjadi hiperaktif atau sulit untuk duduk diam.