少数孤独症患儿的cT检查发现显着异常，如两侧大脑半球不对称、脑室扩大、脑体积增大等。有些研究还发现大脑半球偏侧优势化倒转，较多发现脑室扩大。但多数患儿无此现象。脑体积增大，可能系脑组织和侧脑室共同增大的结果，可能的机制是神经细胞生长增加，神经细胞死亡减少，或非神经细胞性脑组织和血管的产生增加。

　　Gaffney等(1987)对4～22岁IQ 60分或稍高的14例孤独症患者做头部磁共振(MRI)检查，发现6例有脑损伤。MRI矢状正中线扫描发现孤独症患者与对照组比较显示第四脑室明显扩大，并且整个脑干明显缩小，冠状扫描显示孤独症患者小脑明显缩小，第脑室明显扩大。MRI发现的小脑异常与尸体解剖显微镜检查的结果是一致的。但小脑异常与孤独症的联系尚不明确。

　　正电子发射体层摄影(PET)显示额叶、顶叶、新纹状体及上丘脑功能受损。单光子发射计算机体层显像(SPEcT)的研究，Rumsey等(1985)对10例男性孤独症患儿与对照组比较，发现脑的很多部位葡萄糖利用率明显提高。但例数过少，尚不足说明问题。Mountz等(1995)也发现大脑皮质的额叶、顶叶血流灌注降低，且以左侧半球更为明显。另一项纵向对照研究发现，孤独症患儿额叶皮质存在阶段性血流灌注降低，提示额叶功能成熟延迟。舒明跃(2001)对86例孤独症患儿进行sPEcT检测，发现75％的患儿sPEcT检查有异常发现，且主要表现为局部放射性分布减低。这种异常虽见于大脑皮质、小脑和皮质下多处结构，但主要集中在额叶、颞叶的皮质，以左侧额叶最为常见。这些部位存在局部脑血流灌注和(或)细胞功能障碍，它们与临床上表现出的认知、言语和情感障碍在大体解剖的功能定位上是一致的，其病理意义及诊疗价值值得进一步探讨。