TSSB'nin beyindeki etkileri, bu hastalığın semptomları için biyolojik bir temeli olduğunu göstermektedir. Bilim adamları aşırı psikolojik travma deneyiminin beyinde fiziksel değişikliklere neden olabileceğine inanıyor. Bununla birlikte, beyin yapısındaki ve fonksiyonundaki doğal farklılıkların bazı insanları TSSB'ye karşı savunmasız hale getirmesi mümkün olabilir. TSSB'nin beyin üzerindeki etkileri çoğunlukla beynin duyguları kontrol etmenin bir parçası olan amigdalada meydana gelir. Hipampus, prefrontal lob ve prefrontal korteks travmatik deneyimler nedeniyle zarar görebilir ve bazı uzmanlar TSSB'nin beyindeki etkilerinin beynin dopamin, serotonin ve noradrenalin gibi bazı nörotransmiterleri kullanma şeklindeki değişiklikleri içerdiğine inanmaktadır.
TSSB'nin beyindeki birincil etkilerinden biri, amigdalada bulunabilir. Prefrontal korteks ile birlikte, amigdala tipik olarak duyguları kontrol etmekten sorumludur. Bazı TSSB hastalarında, amigdala gerçekte büyür ve bu da beyindeki duygusal tepkilerin aşırı olduğunu gösterir. Beynin travma sonrası nörotransmiterleri kullanma şeklindeki değişiklikler, normalde duyguları, özellikle korkulu olanları kontrol etmeye de yardımcı olan prefrontal korteksin işlevinin azalmasına neden olabilir. Uzmanlar, prefrontal korteksin işlevinde travma sonrası değişikliklerin, beynin yüksek seviyede uyanıklık ve dikkat gerektiğinde tipik olarak salgıladığı nörotransmitter dopamin seviyelerinin artması nedeniyle meydana gelebileceğine inanmaktadır.
Birçok TSSB hastası semptomların başlamasından sonra uyuşmuş bir duygusal durum yaşar. Uzmanlar, bunun, ağrının giderilmesinden sorumlu nörotransmiterlerin artan seviyelerinden kaynaklanabileceğine inanıyor. TSSB'nin beyindeki etkileri ayrıca, genel olarak iyi hissetmekten sorumlu olan nörotransmitter serotonini kullanma becerisinin azalmasını da içerebilir. Bu, depresyondaki duyguların neden TSSB'ye sıklıkla eşlik ettiğini açıklayabilir.
Genellikle hatıraların işlenmesi ve saklanmasından sorumlu olan hipokampus, TSSB'nin beyindeki etkileri nedeniyle de değişebilir. Uzmanlar, TSSB semptomları olan birçok kişinin normal hipokampusa göre daha küçük olduğunu bulmuşlardır. Bir teori, hipokampüsün, stres hormonu kortizolün neden olduğu hasar nedeniyle stresli olaylar sırasında boyut olarak düşebileceğini belirtir. Başka bir teori, TSSB geliştiren birinin, başlangıçta alışılmadık derecede küçük bir hipokampusa sahip olabileceğini belirtir.
TSSB'si olanlar genellikle düşüncelerini toplamakta ve kendilerini ifade etmekte zorlanmaktadırlar. TSSB'nin beyindeki etkileri, tipik olarak konuşma ve kendini ifade etmeyi düzenleyen beyin alanı olan prefrontal lobun hasar görmesini içerebilir. Beyindeki yüksek noradrenalin seviyeleri, bu nörotransmiter tipik olarak stresli durumlara "dövüş ya da uçuş" tepkileri sağladığı için, TSSB hastalarında yoğun, fiziksel irkilme reaksiyonlarının meydana geldiğini açıklayabilir.
