Les études américaines ont permis de mettre en évidence des anomalies cérébrales de deux ordres (D’après, par exemple, la revue « Cerveau et Psycho » numéro 12, de novembre-décembre 2005) :

1/ D’ordre morphologique
En 1979, un neurologue américain, Albert Galaburda, en examinant au microscope des cerveaux de patients dyslexiques décédés, a observé des agrégats de cellules gliales. D’après lui, ces neurones se seraient égarés au moment de la migration neuronale, lors de la formation du fœtus. Cette hypothèse a été confirmée par de nombreux travaux sur des rats et des souris présentant des agrégats cellulaires, ce qui laisse supposer une malformation neuronale chez les dyslexiques.

2/ D’ordre physiologique
Depuis environ une quinzaine d’années, de nombreuses équipes de recherche, dont celle d’Eraldo Paulesu à l’université de Milan, ont observé l’activité cérébrale de patients dyslexiques dans un scanner. Chez ces personnes, on constate une trop faible activité dans trois zones de l’hémisphère gauche :

- l’aire occipito-temporale - le gyrus frontal inférieur - l’aire pariéto-temporale

Ces zones font partie du réseau de la lecture ; en particulier, dans l’aire pariéto-temporale, le gyrus temporal supérieur est le siège des représentations phonologiques …

D’autres études ont révélé l’existence de mécanismes compensatoires, grâce au développement d’autres circuits neuronaux plus ou moins efficaces, d’où l’hypothèse « temporelle » (proposée par Paula Tallal, grâce à la neuro-imagerie fonctionnelle) selon laquelle un dyslexique est dans l’incapacité de traiter des séquences d’événements brefs, tels ceux qui se succèdent dans le signal de la parole (et, également, dans certains aspects du traitement visuel) Cette hypothèse suppose que le langage humain correspond en fait à un système de traitement de séquences d’événements brefs qui constituerait une spécialisation fonctionnelle de l’hémisphère gauche particulièrement développée chez l’homme…

En résumé : Il existe des anomalies fonctionnelles, au sein des réseaux corticaux postérieurs, en rapport avec les troubles de la lecture, ainsi qu’un dysfonctionnement des réseaux périsylviens assurant normalement les processus phonologiques. De nombreuses études ont aussi suggéré l’existence de corrélats neuro-fonctionnels pour des anomalies de nombreuses fonctions plus élémentaires, telles que le traitement de l’information.
Plus récemment, plusieurs études ont montré l’existence d’une importante plasticité des réseaux neuro-fonctionnels sous l’influence de mesures de rééducation.