Bildgebende Verfahren zeigen veränderte Hirnareale bei der posttraumatischen Störung auf: 

Aus zahlreichen Forschungsergebnissen zum Zusammenhang zwischen neuronalen Veränderungen und der posttraumatischen Belastungsstörungen konnten über bildgebende Verfahren bestätigen, dass sich strukturelle Auffälligkeiten bei der PTBS insbesondere in einer Reduktion des Hippocampusvolumens aufzeigen (siehe z.B. Bremner et al. 1995; Bremner et al., 1997; Bremner et al., 2003; Gurvits et al., 1996; Kitayama et al., 2005; Villarreal et al., 2002).

Als Ursache der hippocampalen Volumenreduktion werden hierbei insbesondere die neurotoxischen Auswirkungen eines erhöhten Corticol (sog. Stresshorm) in der Fachliteratur diskutiert (siehe hierzu u.a. Bremner, 1999; Sapolsky, 1996). Zudem zeigen funktionelle Forschungsstudien an PTBS-Patienten empirische Hinweise hinsichtlich eines veränderten neuronalen Aktivierungsmuster, insbesondere in Zusammenhang mit dem Abruf der traumatischen Erinnerungen. 

Hierbei werden insbesondere erhöhte Aktivierungen im limbischen bzw. paralimbischen Bereich objektivierbar (siehe u.a. Liberzon et al., 1999; Pissiota et al., 2002; Protopopescu et al., 2005; Rauch et al., 1996, 2000; Shinet al., 1997). Weiterhin zeigen die diesbzgl. Forschungsuntersuchungen auf, dass der Abruf der traumatischen Erinnerungen bei Betroffenen zu einer reduzierten Aktivität der präfrontalen Areale, hierbei insbesondere hinsichtlich des medialen präfrontalen Bereich, führt (siehe u.a. Bremner et al., 1999; Britton et al., 2005; Lanius et al., 2001, 2003; Phan et al., 2006; Shin et al., 1999, 2001, 2004). 

Bisherige Forschungserkenntnisse gehen hierbei von der Annahme aus, dass der posttraumatischen Belastungsstörung ein hyperaktives limbisches Netzwerk sowie eine fehlende bzw. unzureichende Inhibition hiermit in Zusammenhang stehender, präfrontaler Bereiche, zugrunde liegen könnten.