功能性脑影像学的主要作用是可以了解ADHD的病理生理，评估治疗的效果，以及将来是否可以用于辅助临床诊断。到目前为止，功能性影像学的研究已经提供了不少有关ADHD存在脑部病理生理异常的证据，也有不少研究发现经由中枢神经兴奋剂，特别是哌醋甲酯（methylphenidate，MPH）治疗后，脑的功能活性改变。由于这些检查不是具有侵入性或放射线的物质，就是价格非常昂贵，而且目前的结果也无法作为确定诊断之用，所以并不会用来辅助诊断。只有在某些情况下会使用，比如说，利用MRI确定是否因脑内有结构性变化的病灶（如脑瘤）而出现ADHD的症状，或用脑波排除是否患有癫痫。
功能性脑影像学主要对ADHD被认为值得研究的脑部区域进行研究，包括注意力、认知、执行功能、工作记忆、动作的控制、反应的抑制，或是与回馈动机有关的脑部区域。这些区域包括：（1）前额叶的背侧（DLPFC）和前额叶腹侧（VLPFC）：前额叶背侧可能与执行功能有关系，前额叶腹侧可能与行为的抑制有关系，研究较少的眶额叶皮质与社会脱抑制或冲动的控制可能有关系扣带回背侧前部皮质（DACC）：DACC主要被认为与很多复杂或需要努力的认知过程有关系，而且与反应的选择和抑制、错误的侦测及监测成就动机有关卩（3）纹状体：主要包括尾状核和壳核，主要发现多巴胺转运蛋白或是多巴胺存在异常，最常发现是在纹状体存在异常。
（三）既往功能性影像学研究的发现
1.单光子计算机断层扫描和正电子发射断层扫描（SPECT和PET）最早的SPECT研究发现ADHD在基底核上有部分区域脑血流比较差，服用哌醋甲酯可以增加前额叶背侧、尾状核和下视丘两侧的血流，这也证明了药物可以改善这些与ADHD可能相关的区域的血流。第一个大样本的PET功能性影像学研究是用（F18）脱氧葡萄糖（fuoro一z一deoxy一D一glucose，FDG一PET）对75名成人（包括25名未接受过治疗的ADHD病人，50名对照组）进行脑部糖代谢的测定，结果发现ADHD组脑部糖代谢显著低于对照组（低了8.1%）。糖代谢的差异也发现在DACC、前运动区和身体感觉区，而且女性的脑部代谢明显低于对照组（女性为12.7%，男性为6.0%）。ADHD病人脑部代谢的降低不只出现在局部脑区，整体来说脑部的代谢都比较差。
2.功能性磁共振成像（MRI）fMRI的优点是非侵入性，也没有放射性物质，比较适合用于儿童，并且可以重复扫描，适用于长期的发展性的前瞻性研究，也适用于药物的研究。其限制是fMRI非常贵，进行的时候头部完全不能动。fMRI研究的结果发现ADHD主要是DACC的功能失调，也有研究发现在完成反应/不反应任务时出现纹状体的异常。Rubia（1999）用停止作业（stoptask）发现左边尾状核活动稍差，后来的研究也证实这样的异常（Durston等，2QQ3）。另外还有研究发现ADHD左侧壳核血流量比较低（丁eicher等，2000）。比较特别的是，一直被认为可能与ADHD认知有关的DLPFC和ALPFC，fMRI的研究结果并不一致，结果显示DACC是ADHD主要的脑部功能存在缺陷的区域。
3.磁共振分光仪（MRS）MRS的研究不多，而且也常用不同的技巧研究脑部的不同部位，所以难做比较。MRS主要是试着找出与ADHD有关的神经化学物质的异常，同样也是非侵入性的。最常研究的神经化学物质包括A一乙酰一天冬氨酸（NAA）、谷氨酰胺、谷氨酸、7氨基丁酸，这些物质有可能与神经的破坏或是与脑髓鞘的分解有关。MRS只能研究一些很局限的地方，所以每次研究只能针对某个区域，不能同时针对几个区域。Jin等（000）发现ADHD的男孩在苍白球两侧的NAA的值是比较低的，即使给他服用哌醋甲酯也没有改善。最近的研究比较了两侧前额叶背侧的NAA的值，发现只有ADHD的女孩有较低NAA的值。目前有关MRS的研究还只是非常先驱的研究而已。
4.电生理学有报告可能有1/3的ADHD病儿存在量化脑电波图（QEEG）异常，最常见的是0波比较多，波比较慢，但是很多其他脑部问题同样会出现类似的情况，如老年性痴呆、精神分裂症、躁郁症、强迫症、学习障碍、酒精中毒、酗酒、脑受伤或脑震荡，不是只有ADHD才会有这样的表现。在ADHD中，事件相关电位（ERP）的结果比QEEG有特异性，但ERP的缺点是对空间的分辨率不佳，无法清楚判定是不是ADHD造成这样的问题。因ERP无法很确定地定位脑部的活动，因此，最常用来研究的P300，可以和fMRI合并使用。由fMRI确定空间的所在位置，然后由ERP在某个特定的点来测量电活动，两者合并使用对ADHD的研究有所帮助。
总而言之，功能性脑影像学在研究ADHD的病理和基因学以及药物的疗效方面越来越重要。SPECT和PET的主要问题在于有侵入性和放射线，而且空间分辨率较差。fMRI对时间上的分辨率有限，没有办法实时地区分两个神经元的事件。ERP的主要问题是空间解析差，而且没有办法找到特定的区域，没有办法确定电活动是来自脑部的哪一个区域。fMRI主要用在功能性的认知的研究，SPECT、PET和MRS主要是用来做接收器和神经化学的研究。ERP和fMRI合并使用，能够互补，作为最好的功能性脑影像研究之用。
十、脑神经心理学功能
ADHD的行为症状，一般认为属于前额叶的功能异常（Barkley，1997；Nigg，2001），但是也不能忽略皮质下与小脑的功能异常（Sergeant等，2002）。目前有关ADHD的神经心理学功能异常包括以下三大学说：
（一）前额叶的执行功能
ADHD的前额叶心理功能是最受到研究者重视的部分，因为ADHD被认为是属于执行功能异常的神经精神疾患（Barkley，1997；Nigg，2001）。一般而言，执行功能的定义是让个体在新的环境与多种反应的选择下完成目标指向的认知功能，因此，执行功能并非单一的认知功能。与ADHD最有关联性的执行功能包括：抑制功能（inhibition）、规则转换（setshifting）、工作记忆（workingmemory）、计戈（planning）与流畅性（fluency）（Sergeant等，2002）。以下将阐述ADHD在不同执行功能的神经心理测验中的具体表现。
1.抑制功能停止作业与读色测验是测量抑制功能常用的神经心理作业。停止作业是让受试者先对某一刺激产生反应的连接，然后随机出现停止的刺激。停止作业最主要是利用心理计量竞争模式估计个案抑制对讯号反应需要的反应时间（SSRT）。这个指标被认为是测量行为抑制功能的最主要心理指标。从许多研究的数据或是整合分析中，都显示ADHD组在抑制时间上比正常组慢。因此，从这个作业中可以说明ADHD在行为抑制功能上确实有缺损。而功能性核磁共振（MRI）的研究指出这个作业最主要是由前额叶和其他脑区负责（Rubia等，1999）。因此，从这类的研究可以支持ADHD属于行为抑制功能缺损，其原因是由于前额叶功能异常所导致。
读色测验是计算受试者念出字与义上在一致与不一致的反应时间，这是另一种抑制功能的展现。ADHD组与对照组在这项作业的表现存在显著差异（Seidman等，2000）。因这个作业比较复杂，涉及的功能较多，如语言功能、注意力等，因此无法确认ADHD与对照组的差异发生在哪些过程。因涉及的大脑部位也比较复杂，包括前带状回、顶叶下部、视丘与语言有关的部位，所以ADHD与对照组在读色测验的差异不能明确地归类为抑制功能存在差异（Nigg，2001）。
2.规则转换威斯康辛卡片分类测验（WCST）是传统上用来测量规则转换的神经心理测验。WCST所涉及的多项心理过程，如概念形成、利用回馈机制修正反应、抑制等不同的能力。回顾之前研究，WCST较难区分ADHD与对照组的差异，结果分歧，显示在规则转换的能力缺损上高功能孤独症（HFA）比ADHD还要严重。
3.工作记忆工作记忆除了将信息短暂储存、具有短期记忆的功能外，最主要的功用是将信息暂留并进一步处理。测量工作记忆的神经心理学测验有许多，包括数字逆背、自控点选（selforderedpointing，SOP）等作业。
4.计划执行功能的计划能力最主要是评估个体建构如何达到目标行为的能力，最主要的作业是河内塔（ToweroiHanoi，丁oH）或是伦敦塔（ToweroiLondon，ToL），也就是在一系列的规则限制下，个体需要发展移动的策略来达到目标。前额叶受损的受试者比较难以完成这种目标导向的作业（Humes等，1997）。以往的研究大多支持ADHD与对照组在此项作业中存在明显的差异（Sergeant等，2002），而其他如ADHD与HFA在此项作业的比较，HFA也明显比ADHD表现差。这类研究可以说明ADHD在计划能力的执行功能方面有明显的缺损，而HFA的缺损程度比ADHD更严重（Sergeant等，2002）。
5.流畅性流畅性作业是让受试者在某种限制下尽量表达出适合的反应。比如受试者在限定时间内尽量说出某个类别或是字母的名词，如水果、动物或是前缀为S的词汇。这个作业所包括的心理过程有处理速度、语意记忆、工作记忆等。有研究指出，前额叶受损的受试者这个作业的表现是有缺损的（Logan等，1997）。在流畅性作业的词汇部分，ADHD的表现大多明显差于对照组，但类别性作业区别性便没有这么明显，但是可以区分ADHD与HFA组（Sergeant等，2002）。
综合与前额叶不同类型神经心理功能作业，与ADHD最有关联性的便是抑制功能。Barkley更认为行为抑制功能的不足造成ADHD工作记忆、情感/动机/觉醒的自我调节、内化的语言和重组等不同类型的执行功能缺损，但是这样的说法有几个问题：（1）停止作业的SSRT无法区分ADHD与ODD/CD，也就是说抑制功能缺损并不专属于ADHDCSergeant等，2002）（2）SSRT是从心理计量模式所产生的指标，现今仍不清楚它在心理过程的意义为何（Nigg，2001）；（3）停止作业中不管是兴奋的反应或是抑制的反应，ADHD的反应速度都是比较慢，这种整体性的慢有可能是与注意力有关的相关功能，而不一定必须由抑制功能缺损的理论解释（Lijffijt等，2005）。现今神经心理学的研究也放弃单一认知功能缺损模式解释ADHD的病理发展模式（Nigg等，2005）。因为有越来越多的证据显示执行功能缺损，并不能解释ADHD全部的行为，而有关动机与奖赏的过程也是学者关心的另一条发展途径（Sagvolden&Sergeant，1998）。
（二）延返嫌恶犱elayaversion）与ADHD
ADHD因冲动特质所形成的行为症状可以由前额叶执行功能异常的行为抑制功能理论所解释（Barkley，1997a），另一些学者则以延迟嫌恶为核心概念的理论，来说明ADHD行为症状仅仅是为了适应环境而产生的行为（Sonuga一Barke，1994；Sagvolden，1998）。延迟嫌恶的理论认为，ADHD三个行为症状（注意力缺陷、多动与冲动）皆是个体想要逃离与躲避时间延迟所产生的不适感而出现的适应环境的功能性行为（Sanuga一Barke，1994，2002）。在延迟满足的作业中，ADHD总是倾向选择立即性且较小的奖赏，这类行为通常被学者视为冲动行为（Mischel，1983），但是对于ADHD而言，这样的反应方式却可以减少ADHD受试者参与作业的时间，而减少了时间延迟的嫌恶感（Sonuga一Barke等，1992；Sonuga一Barke，2002）。当ADHD面对无法选择的环境时（如课堂上的学习情境），为了逃避时间延迟所带来的嫌恶感，个体只好创造或是注意一些与时间线索无关的活动，以转变个体对于时间长度的知觉，因为当个体不再注意与时间信息有关的外界刺激时，个体的时间感会缩短（Brown，1990；Michon，1985）。但是由于这样的行为往往与情境要求的行为不符，因此这类行为便被学者称为是注意力不集中或是多动。ADHD这种异常的行为偏好的表现，也造成许多认知功能无法正常的发展与运作，如工作记忆、计划等功能（Sonuga一Barke，2002）。
（三）多模式的病理发展模式
Sonuga一Barke（2002，2005）整合前额叶执行功能缺损与延迟嫌恶两个理论，提出形成ADHD的两个不同的发展途径。
在经由思考与动作的功能异常发展成ADHD的路径中，执行功能的缺损是此路径的核心特质，它会直接地造成个体在思考与行为的功能异常，也导致ADHD的行为症状。属于这个发展过程的ADHD有明显的认知能力缺损，包括注意力的弹性度、行为监控、计划和工作记忆（Douglas，1988；Barkley，1998）。因此，属于时间的运用与计划能力也会受到严重的影响。由于这个历程牵涉到高级的认知过程，于是大脑额叶、前额叶与基底核和纹状体所形成的神经回路是近年来研究ADHD的学者相当重视的区域（Rubia等，1999）。
