目前对小儿脑萎缩发病的明确病因还不是十分清楚，通过大量的临床研究发现，患儿脑脊液中乙酰胆碱、兴奋性氨基酸类递质等生化物质存在明显的异常，故认为可能与这些因素有关。
1、乙酰胆碱及其酶活性改变
研究认为，脑脊液中乙酰胆碱及其酶活性的改变时引起小儿脑萎缩最主要的原因，理由是乙酰胆碱酶活性下降与脑桥底部、小脑蚓部的萎缩程度呈正相关，能较好地反映脑桥小脑系胆碱能神经元的活动。
2、氨基酸类神经递质及相关酶的改变
研究认为小儿罹患脑萎缩与其脑脊液中氨基酸类神经递质及相关酶的改变有关，由于多种因素引起的代谢异常，导致某些特殊的神经元对氨基酸类神经递质的兴奋毒性损伤高度敏感。
3、生化异常
橄榄脑桥小脑萎缩(OPCA)的生化改变涉及氨基酸类神经递质及相关酶、乙酰胆碱及其酶活性、单胺类递质、嘌呤、甘油磷酸乙醇胺、硫胺等变化。
这些生化物质的改变，尤其是兴奋性氨基酸类递质的改变，对小儿脑萎缩的发生、发展起到了至关重要的作用。
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