进入21世纪后，尤其是在近5-10年里，越来越多的研究证实口吃本质上是一个生物学问题，具体而言，它像是一种神经发育障碍。在全球7000多万名口吃者中，大多数患者的口吃症状会出现在学习说话的阶段。通过观察口吃者的大脑，科学家发现和正常人相比，他们的大脑中存在细微的结构和功能差异，会影响语言流畅性。口吃者在神经连接、语言和运动系统的整合方式，以及多巴胺等关键神经递质的活性上，均与正常人存在差异。口吃的出现同样离不开遗传学因素：研究人员已经发现了4个基因，它们极大地增加了患口吃的可能性。就像当灯泡闪烁时，有时并不是灯丝坏了，而是房间里的线路出错了。这些错误整合起来，就是神经科学家所说的大脑“系统层面”的问题。神经生物学的发现催生了一些新的治疗方法。目前，一种针对多巴胺过度活跃的药物正处于临床试验阶段，其他治疗口吃的药物也正在研发中。近期一些研究显示，脑部刺激或许可以有效改善口吃。考虑到神经可塑性对幼儿的重要性，目前专家们建议采取积极的措施来治疗口吃，而不是观望。密歇根州立大学的语言病理学家J.斯科特·亚鲁斯（J. Scott Yaruss）说：“这些关于大脑的研究证实，我们需要尽早对口吃进行干预。”