При депресії у корі головного мозку було виявлено зменшена кількість сірої речовини, особливо в лобовій (прифронтальній) зоні. Ця частина мозку відповідає за «треба», за вольову цілеспрямовану активність. Також лобова зона кори відповідає за взаємодію між корою та підкірковими структурами.
Під час депресії функціонування мозку змінюється. Порушується баланс нейротрансмітерів, нейротрофічного фактора мозку, змінюється стан синапсів. У людей з хронічною депресією, що починається в дитячому або підлітковому віці, деякі структури мозку можуть бути меншими за розміром.
Депресія може прискорити старіння мозку та посилити вікові когнітивні порушення – такого висновку дійшли вчені Єльського університету. Відомо, що клітини мозку обмінюються імпульсами. Місце контакту між двома нейронами або нейроном та ефекторною клітиною називається синапс.
Магнітно-резонансна томографія (МРТ) виявляє патологічні зміни у мозку у пацієнтів з депресією, що покращує можливість ранньої діагностики та лікування цього неврологічного стану.