自閉症的症狀，結果從成熟相關的大腦各系統的變化。的行為似乎有多個 pathophysiologies。自閉症出現的結果，從影響發展的因素很多或所有的腦功能系統，擾亂大腦發育的時間超過最終產品。神經解剖學研究和致畸協會強烈建議自閉症的機制，包括改變大腦發育在受孕後不久。剛出生後，自閉症兒童的大腦生長速度比平常快，其次是在兒童生長正常或相對較慢。早期的過度生長，似乎是在較高的認知專業化發展的基本領域最突出的。
- 不安在妊娠早期神經細胞遷移。
- 不平衡的興奮抑制網絡。或由不良監管突觸蛋白的合成。打亂突觸的發展也可能會導致癲癇，這也許可以解釋為什麼這兩個條件都關聯。
年初開始的免疫系統和神經系統之間的相互作用在生命的萌芽階段，並成功的神經發育取決於一個平衡的免疫反應。這可能是異常的免疫活性在神經發育的關鍵時期，是某種形式的ASD機制的一部分。雖然在一些免疫系統異常已在孤獨症患者的具體小中發現，它不知道這些異常是否有關或繼發性自閉症的疾病的進程。由於自身抗體被發現在其他條件下，比建築署，並不總是在建築署目前，免疫障礙和自閉症之間的關係仍不清楚和爭議。
一些神經遞質異常已在自閉症檢測，特別是增加血液中的血清素水平。結構或行為異常，無論這些原因目前還不清楚。此外，一些先天的錯誤新陳代謝與自閉症，但可能佔不到5％的情況下。一些研究測試這一假說，通過展示在房間隔缺損，在激活與阿斯伯格綜合症的人模仿的核心電路的延遲與個人的MNS區域結構異常和自閉症兒童減少的MNS活動和綜合徵的嚴重程度之間的相關性。然而，患有自閉症的人也有異常的腦激活MNS和MNS理論以外的許多電路仿製任務涉及的目標或對象不解釋自閉症兒童的正常表現。
低功能和大腦中的異常活化的房間隔缺損相關的模式有所不同，取決於是否大腦是做社會或非社會的任務。
在自閉症有減少的默認網絡連接功能，參與社會和情感處理大規模的大腦網絡，完整的任務，積極的網絡連接，在持續的關注和目標導向的思維，證據。有自閉症的人，兩個網絡不呈負相關，在時間上，建議在兩個網絡之間的切換不平衡，這可能反映一個自我指涉的思想的干擾。 2008年的腦成像研究發現患有ASD的個體不同的扣帶皮層信號的一個特定的模式。
自閉症 underconnectivity的理論推測，自閉症是由高層次的神經連接和同步，伴隨著低層次的流程過剩 underfunctioning標記。已經發現孤獨症患者的腦功能成像研究和建議，成年人患有ASD的皮層和額葉皮層的其餘部分之間的功能連接薄弱的地方overconnectivity由腦電波研究這一理論的證據。其他的證據表明underconnectivity主要是在每個半球皮層和自閉症是一種障礙協會皮層。
基於事件相關的潛力，大腦的刺激電活動的瞬態變化的研究，有是孤獨症患者的差異要注意，orientiation聽覺和視覺刺激，新穎性檢測，語言和面處理相當的證據，和信息存儲的幾項研究已經發現了非社會刺激的偏好。例如，腦磁圖研究發現自閉症兒童的大腦的聽覺信號處理中的延遲反應的證據。
神經心理學
自閉症患者的大腦和行為之間的聯繫已經提出了認知理論的兩個主要類別。