Le neuroscienze ci hanno fatto comprendere i fattori cerebrali anatomici, funzionali e biochimici che sottostanno all'ansia e alle sue manifestazioni più o meno gravi.
Gli studi di neuroimaging hanno dimostrato che chi soffre di disturbi di ansia ha un'amigdala iperattiva, anche in assenza di pericoli o minacce reali, dunque un sistema di allarme che si attiva più del dovuto o in modo inappropriato; una ridotta connessione tra l'amigdala e la corteccia prefrontale, l'area che dovrebbe aiutarci a controllare le emozioni e a spegnere le reazioni esagerate; e infine uno squilibrio nei livelli dei neurotrasmettitori, nello specifico una diminuzione del GABA, che è un inibitore, e un aumento del glutammato, che ha invece un'attività eccitatoria.
La produzione di questi e altri neurotrasmettitori, come la serotonina, la noradrenalina e la dopamina, dipende dall'assetto genetico di ciascuno di noi. Alcuni geni specifici controllano la quantità di neurotrasmettitori nel cervello, e sono quelli che regolano l'attività di ipotalamo e amigdala.
È provato che c'è una predisposizione genetica comune alla base di tutti i disturbi di ansia, da quella generalizzata agli attacchi di panico, alle fobie, la cui comparsa però è come sempre il risultato di una interazione tra la genetica e le esperienze individuali di ognuno.
Oggi sappiamo che la regolazione epigenetica, cioè come l'ambiente è in grado di influenzare l'espressione dei geni, ha un ruolo importante: le esperienze e l'ambiente possono «accendere» o «spegnere» alcuni geni, influenzando la nostra vulnerabilità all'ansia; ciò avviene tramite meccanismi che intervengono nei processi di lettura del DNA senza cambiarne la sequenza, e che possono essere trasmessi attraverso le generazioni.