У мозку два мигдалеподібні тіла — по одному в кожній півкулі. Мигдалеподібне тіло грає ключову роль формуванні емоцій, зокрема страху.
Генералізований тривожний розлад пов'язують з найважливішим медіатором головного мозку ГАМК, завданням якого є інгібування, тобто придушення або гальмування. Особливо важливо це у лімбічній системі головного мозку, яку пов'язують із почуттями. ГАМК діє як природна заспокійлива речовина.
З боку фізіології – при страху в кров вкидається гормон адреналін, він виділяється наднирниками, викликаючи реакцію боротьби чи втечі, будь-які загрози фізичної цілісності, травми, життя стимулюють виділення адреналіну.
Головною структурою головного мозку, відповідальною за сприйняття страху та формування тривоги, є лімбічна система – Частина кінцевого мозку, яка бере участь в організації та формуванні поведінки.