การประมวลผลให้เป็นความกลัวในสมอง
มีการทดลองที่ได้ทำแล้วหลายอย่างเพื่อจะสืบหาว่า สมองแปลผลจากสิ่งเร้าได้อย่างไร และสัตว์มี "การตอบสนองประกอบด้วยความกลัว"ที่เกิดขึ้นได้อย่างไร จริง ๆ แล้ว ความรู้สึกหวาดกลัว เป็นสิ่งที่กำหนดไว้กระทั่งในยีนของมนุษย์ เพราะความกลัวนั้นจำเป็นต่อการมีชีวิตรอดอยู่ได้ของแต่ละคน นอกจากนั้นแล้ว นักวิจัยยังพบว่า ความกลัวก่อร่างสร้างตัวอย่างไม่ได้อยู่ใต้อำนาจจิตใจ และเขตสมองชื่อว่า อะมิกดะลา มีบทบาทในการปรับสภาวะให้เกิดความกลัว (fear conditioning)
โรคซึมเศร้า
ความซึมเศร้าอาจสัมพันธ์กับกระบวนการกำเนิดของเซลล์ประสาท (neurogenesis) ของฮิปโปแคมปัส
ซึ่งเป็นศูนย์ทางอารมณ์และความจำ
การเสียเซลล์ประสาทในฮิปโปแคมปัสบางครั้งพบในคนไข้ซึมเศร้า และมีสหสัมพันธ์กับความจำที่แย่ลงและอารมณ์ซึมเศร้า
ยาอาจจะเพิ่มระดับเซโรโทนินในสมอง และกระตุ้นการเกิดของเซลล์ประสาทและดังนั้นจะเพิ่มมวลรวมของฮิปโปแคมปัส
ซึ่งอาจจะช่วยฟื้นสภาพอารมณ์และความทรงจำ
ความสัมพันธ์ที่คล้าย ๆ กันก็พบด้วยระหว่างความซึมเศร้ากับบริเวณหนึ่งของ anterior cingulate cortex ซึ่งมีหน้าที่ควบคุมพฤติกรรมที่ประกอบด้วยอารมณ์ (emotional behavior)
โปรตีน neurotrophin ประเภทหนึ่งที่มีส่วนในกำเนิดของเซลล์ประสาทก็คือ brain-derived neurotrophic factor (BDNF)
ระดับ BDNF ในน้ำเลือดของคนไข้ซึมเศร้าลดลงอย่างรุนแรง (ถึง 3 เท่า) เทียบกับปกติ
ยาแก้ซึมเศร้าจะเพิ่มระดับ BDNF ในเลือด
และแม้ว่า ระดับที่ลดลงของ BDNF ก็พบในโรคอื่น ๆ เหมือนกัน แต่ก็มีหลักฐานที่แสดงว่า BDNF เป็นเหตุส่วนหนึ่งของความซึมเศร้าและมีส่วนในกลไกการทำงานของยาแก้ซึมเศร้า