สมองของเด็กและผู้ใหญ่ที่มีความผิดปกติสมาธิสั้น (ADHD) ดูเหมือนจะทำงานค่อนข้างแตกต่างจากคนอื่น ๆ และความแตกต่างเหล่านี้ในสมอง ADHD มักจะผลิตอาการของโรค การวิจัยยังคงดำเนินต่อไปในเรื่องนี้และการค้นพบใหม่ ๆ เกิดขึ้นบ่อยครั้งเกี่ยวกับการทำงานของสมองและวิธีการผลิตสมาธิสั้นของสมอง อย่างไรก็ตามโดยทั่วไปแล้วจะพบว่าผู้ที่เป็นโรคสมาธิสั้นมักจะมีปริมาณสารเคมีและสารสื่อประสาทบางชนิดที่ผิดปกติในสมอง สมองของเด็กสมาธิสั้นนั้นดูเหมือนว่าจะทำงานแตกต่างกันในบางส่วนที่สำคัญซึ่งทั้งหมดนี้ทำงานร่วมกันเพื่อผลิตแง่มุมต่าง ๆ ของสมาธิสั้น
คนที่มีภาวะซนสมาธิสั้นมักมีปัญหาในการสมาธิแสดงให้เห็นถึงการควบคุมแรงกระตุ้นที่ไม่ดีและอาจเบี่ยงเบนความสนใจจากงานหนึ่งโดยแนวคิดหรืองานอื่น ๆ หลายปีที่ผ่านมาการวิจัยมุ่งเน้นไปที่บทบาทของโดปามีนและเคมีสมองที่เกี่ยวข้องในฐานะผู้มีส่วนร่วมในกระบวนการของสมอง ADHD Ritalin หนึ่งในยาหลักที่มักใช้ในการรักษาโรคสมาธิสั้นมักจะเปลี่ยนวิธีการที่โดปามีนผลิตและใช้ในสมอง อย่างไรก็ตามการวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เห็นว่าสมองส่วนต่าง ๆ ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างอาการทั่วไปของโรคสมาธิสั้น
พื้นที่สำคัญของกิจกรรมสมอง ADHD ที่อาจเกิดขึ้นคือสมองกลีบหน้าเยื่อหุ้มสมองสมองระบบลิมบิกและระบบกระตุ้นการทำงานของตาข่ายภายในสมอง ยกตัวอย่างเช่นกลีบหน้า (frontal lobe) เป็นที่ที่มีการวิจัยเกี่ยวกับสารสื่อประสาทและสารเคมีประสาทมากนัก นี่คือที่ซึ่งสารเคมีเช่นโดปามีนและกลูตาเมตถูกผลิตและใช้งานโดยสมอง ในสมองของเด็กสมาธิสั้นดูเหมือนว่าสารเคมีเหล่านี้จะถูกผลิตในปริมาณที่มากเกินไปหรือในปริมาณที่ไม่เพียงพอต่อการทำงานอย่างถูกต้อง การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของสมองเหล่านี้อาจก่อให้เกิดผลกระทบเช่นไม่สามารถมีสมาธิหรือยับยั้งการกระทำได้อย่างเหมาะสม
เยื่อหุ้มสมองยังมีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับการยับยั้งกิจกรรมของสมอง ในสมอง ADHD เยื่อหุ้มสมองดูเหมือนจะไม่ยับยั้งส่วนอื่น ๆ ของสมองอย่างเหมาะสมนำไปสู่ผู้ที่เป็นโรคสมาธิสั้นมักจะมีการปะทุที่ไม่เหมาะสมหรือการพูดโดยไม่พิจารณาก่อนว่าจะพูดอะไร สิ่งนี้สามารถนำไปสู่พฤติกรรมก่อกวนในห้องเรียนหรือการประชุมทางธุรกิจและผลกระทบด้านลบอื่น ๆ
การปะทุเหล่านี้ยังสามารถได้รับผลกระทบจากระบบ limbic ของสมองซึ่งควบคุมอารมณ์ ดูเหมือนว่าสมองของผู้ป่วยสมาธิสั้นนั้นไม่ได้รับการควบคุมอย่างถูกต้องโดยระบบลิมบิกและผู้ที่เป็นโรคสมาธิสั้นอาจมีอารมณ์แปรปรวนหรือไม่สามารถควบคุมการปะทุทางอารมณ์ได้ เนื่องจากส่วนต่าง ๆ ของสมองทำงานร่วมกันอาการต่าง ๆ ของโรคสมาธิสั้นไม่ได้เกิดจากระบบเดียว แต่ด้วยความพยายามร่วมกันของสมองหลายส่วน
ระบบเปิดใช้งานไขว้กันเหมือนแหย่ในสมองสมาธิสั้นก็ดูเหมือนว่าจะแตกต่างจากสมอง "ปกติ" สมองส่วนนี้ดูเหมือนว่าจะควบคุมการโฟกัสและสมาธิของสมองส่วนหน้าเช่นเดียวกับการเคลื่อนไหวของคน ฟังก์ชั่นที่ผิดปกติในพื้นที่นี้อาจรับผิดชอบต่อการไร้ความสามารถของคนที่มีสมาธิสั้นในการมุ่งเน้นงานที่กำหนดและสำหรับแนวโน้มของผู้ที่มีสมาธิสั้นที่จะกระทำมากกว่าปกหรือพบว่ามันยากที่จะนั่งนิ่ง
