PTSD er tæt knyttet til ubalance i hjernens kommunikationsveje og dysregulering af kroppens stressresponssystem. En af de mest centrale mekanismer er en overaktiv amygdala. Amygdala fungerer som hjernens alarmsystem, og ved PTSD er dette center overfølsomt, hvilket skaber en konstant følelse af frygt og årvågenhed.
Samtidig ses der ofte en nedsat aktivitet i præfrontal cortex. Denne del af hjernen har til opgave at regulere følelser og kontrollere impulser. Når kontrollen fra den præfrontale cortex svækkes, har personen sværere ved at dæmpe frygtresponsen fra amygdala, hvilket fører til flashbacks og intens angst.
Hippocampus spiller også en kritisk rolle. Dette område er afgørende for hukommelse og kontekstualisering af oplevelser. Ved PTSD kan hippocampus være mindre i volumen eller mindre effektiv, hvilket betyder, at hjernen har svært ved at skelne mellem fortidens traume og den nuværende, sikre virkelighed. Dette forklarer, hvorfor traumatiske minder føles som om de sker igen i nuet.
Endelig spiller HPA-aksen, som styrer udskillelsen af stresshormoner som kortisol, en væsentlig rolle. Ved PTSD er kroppens evne til at regulere stresshormonerne forstyrret, hvilket efterlader nervesystemet i en vedvarende tilstand af kamp eller flugt.
