目前医学界普遍认为，自闭症是由于生物因素所致，但究竟是哪一种生物因素则无从定论。这也说明，导致儿童患有自闭症的因素会有很多种可能，包括病源、途径等。从以往研究中可见，有关自闭症儿童的病因还存在多种因素交互影响的可能：
（一）遗传因素
对自闭症患者的双生子和家庭成员的研究表明，一些患者存在明显的遗传易感性。同卵双生子之一患有自闭症，另一个的患病几率可达60%，甚至90%；而异卵双生子则只有5%的患病几率，结合自闭症的发病率，有研究推测自闭症及类似行为特征的遗传性达90%。除此之外直系亲属患病率也受遗传因素影响，自闭症患儿的兄弟姐妹患病风险会明显增加。研究者还发现，自闭症孩子的家庭成员出现较多的社交技能或重复性行为异常，以及某些情感障碍类精神疾患，如躁郁症等。还有理论认为两个具有重复、刻板、注重秩序和规则等超系统性行为比较明显的人结婚后更容易生出自闭症的孩子。
（二）家庭因素
早期的研究者如Kanner提出自闭症儿童的父母是“冰箱型的父母”，这导致儿童在情感上远离父母，退回到自己的内心世界去。这一观点受到很多人的认同，心理动力学治疗家和行为主义治疗家都支持这种观点，这给自闭症儿童的父母造成很大的精神压力，使他们产生内疚感和负罪感。
后期的家庭因素调查研究中，国内外学者主要从父母自身的身心特质问题进行深入探讨。父母的认知水平、精神和心理特征可能与孩子患有自闭症有一定关联。此外，母亲在孕期期间的营养状况、疾病史、服药史、重大精神创伤等问题都有可能导致儿童患有自闭症。
（三）脑生物学的研究
脑生物学的研究主要集中在这几个方面：脑基因、脑细菌感染、怀孕分娩感染（存在于羊水中)、原因未明的微细脑损伤等。
1.脑部大小
自闭症儿童出生后，在数年问脑部的重量会迅速增加，接下来自闭症儿童的大脑增长速度减慢，但是此时的同年龄儿童的大脑会继续增长。经过幼年的快速增长之后，自闭症儿童的脑部增长速度会逐渐降低，并且会出现异常缓慢的增长态势，甚至有个别自闭症儿童会出现停滞增长的现象。
2.脑叶
自闭症儿童的脑叶发育方面，呈现明显的异常发育状态，要比同年龄儿童的脑叶发育得大。
3.杏仁核
自闭症儿童无法进行眼神对视，无法识别面部表情，面孔记忆存在问题都说明白闭症儿童杏仁核存在缺陷。
4.布洛卡区
主要负责个体的语言习得功能。因为自闭症儿童存在语言障碍，所以自闭症儿童被认为是布洛卡区存在问题，主要表现为自闭症儿童的布洛卡区斜角带的细胞核数量比同年龄儿童低，成年后的细胞核数量也显著较少。
5.脑干
自闭症儿童的脑干明显比同年龄儿童的脑干小，而且中脑、脑桥、延髓都有不同程度的异常。
总体而言，自闭症儿童并非某一处脑结构发生病变，而是多个脑区病变，甚至是脑区间的连接出现异常。但究竟是大脑的哪个区域出现问题，还没有一致的结论。
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