D’autres études sur le cerveau se centrent au niveau des cellules nerveuses, ou neurones, et d’autres composants microscopiques du système nerveux. Les millions de neurones qui transmettent des messages dans le cerveau et le système nerveux forment un réseau très dense de fibres connectées. Une idée actuelle est que le pattern de connectivité globale est différent dans le cerveau autiste, avec certaines zones généralement plus densément connectées, et d’autres faiblement connectées (Wolff, 2012, cité dans Hughes, 2012). 

Figure 8  Différentes aires du cerveau sont densément connectées par des réseaux complexes de neurones. Le pattern de connectivité pourrait être différent dans l'autisme.

Il existe aussi plusieurs données probantes suggérant que la structure et le fonctionnement des synapses diffèrent dans l’autisme. Les messages sont transmis le long des fibres nerveuses par de faibles courants électriques, mais la traversée des espaces synaptiques nécessite l’intervention de messagers chimiques appelés les neurotransmetteurs. 

Figure 9  Image schématique d'une synapse avec des neurotransmetteurs transportant des messages à travers l'espace synaptique

Certaines études suggèrent que certaines personnes autistes ont des taux plus élevés que la normale de sérotonine (un neurotransmetteur) dans leur sang, ce qui suggère une surproduction dans le cerveau. Les médicaments connus pour modifier l’assimilation de la sérotonine dans le cerveau peuvent avoir un impact sur l’expression de la colère et les comportements répétitifs dans l’autisme.

Enfin, des niveaux différents de certaines hormones ont été rapportés. Les hormones constituent un autre type de messager chimique, qui jouent un rôle important dans les fonctions cérébrales et corporelles. Par exemple, lorsque vous expérimentez une situation stressante, de l’adrénaline est libérée, ce qui cause la transpiration, le rythme cardiaque plus élevé et d’autres réactions de type « se battre ou fuir ». L’ocytocine est une hormone connue pour avoir un rôle important dans les relations sociales, et plusieurs études montrent des taux inférieurs d’ocytocine chez les enfants autistes. Certaines études suggèrent que l’administration d’ocytocine aux personnes autistes, via un spray nasal, pourrait améliorer les compétences de reconnaissance des émotions.