上述动物实验研究揭示了严重心理/生理应激后可能存在海马、下丘脑等创伤应激反应性CNS易损区，近十余年来，随着神经影像学技术的快速发展，特别是磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）、基于像素的形态测量学（voxel based morphometry，VBM）、功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）、弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）、磁共振波谱成像（magnetic resonance spectroscopy，MRS）、单光子发射计算机断层显像（singlephoton emission computerized tomography，SPECT）、正电子发射断层显像（positron emission tomography，PET）等神经影像学技术的广泛应用，应激对神经系统（特别是大脑结构）的影响越来越引起关注，其中，与应激反应密切相关的海马、杏仁核（amygdala）、颞叶内侧（medial temporal lobe）、前扣带回（anterior cingulate cortex）、前额叶内侧皮层（medial prefrontal cortex，mPFC）等脑内神经环路的改变与PTSD的关联备受关注；而越来越多的临床研究也不断证实，PTSD患者确实存在中枢神经系统某些特定区域或组织的神经病理学基础与神经影像学改变。

越来越多的临床研究显示，海马结构在PTSD发病中确实存在明显的改变，显示海马结构与功能改变在PTSD发病中可能具有重要意义。

Bremner等利用头颅MRI观察26例男性PTSD越战老兵，发现患者右侧海马体积较对照组缩小8.0%，而其他脑区并无明显改变，且患者短期词语性记忆受损的程度与右侧海马的缩小直接相关，提示应激障碍时脑内可能存在某些神经病理学基础。在对童年期有躯体和（或）性虐待经历的成人PTSD患者的研究揭示，左侧海马体积减少5%，右侧海马体积减少3.8%，经线性逐步回归分析发现，创伤程度与短期记忆障碍的病情、躯体症状及患者所出现的分离性症状的严重程度均呈正相关。

另有一些研究显示，早年有生活创伤经历的PTSD患者，左侧海马体积减小更明显；而在中晚年以后才有创伤经历的PTSD患者，则主要表现为双侧或右侧海马体积减少，而杏仁核并无明显的差异。

对遭受性虐待女性PTSD患者的研究显示，其左侧海马体积减少5%，且海马萎缩与其分离性症状严重度相关。海马体积减少与受性虐待妇女的症状严重程度显著相关。Gurvits等还发现，与没有PTSD表现的越战老兵及正常对照组相比，PTSD越战老兵左、右侧海马分别缩小了26.0%和22.0%，且海马缩小的程度似与PTSD的严重程度密切相关。

许多研究还发现，慢性PTSD患者海马体积明显缩小，由于海马与陈述性记忆密切相关，而PTSD患者恰恰存在这种记忆损害，患者也确实很难完成与陈述性记忆有关的测试。另外也有研究发现PTSD患者存在一定程度的前扣带回、胼胝体和岛叶体积缩小。

Gilbertson等对具有相同遗传背景和不同创伤性经历的同卵双生子进行随访观察，发现有创伤性经历的PTSD患者的病情与其海马体积呈负相关，提示海马萎缩可能不仅仅是创伤性经历的结果，还可能在创伤性事件所致PTSD的发病中有意义。

Lanius等利用fMRI研究还发现，PTSD患者丘脑、前扣带回（Brodmann 32区）及内侧额上回（Brodmann 10和11区）激活程度较对照组明显降低，提示中枢神经系统不同脑区间的神经环路参与了PTSD的发病过程。同时，给予育亨宾激活肾上腺素能系统后，PTSD患者背外侧前额叶、颞叶皮质、眶额叶皮质功能活性降低，海马功能下降。伤害性的言语或图像刺激患者时，可诱发更为严重的PTSD表现。PET、SPECT也显示不同脑区脑血流量有所减少，特别是前额叶内侧皮质、前扣带回（包括Brodmann 25区、胼胝下回、Brodmann 32区、Brodmann 24区）等处活性下降。另外还有研究发现丘脑，顶叶皮质、额下回功能下降，杏仁核、后扣带回、海马等处脑组织活性增强。显示参与PTSD病理生理过程的脑区范围广、相互作用复杂，但仍以与CNS创伤应激反应性调节密切相关的边缘系统间的神经环路的结构与功能改变为主。

MRS是目前唯一可在体无创研究活体器官组织代谢、生化变化及化合物定量分析的方法，目前常用的是 ¹H-MRS技术，检测的代谢物主要有N-乙酰天冬氨酸（N-acetylaspartate，NAA）、肌醇磷酸肌酸（creatine-phosphocreatine，Cr）、胆碱（choline，Cho）等。NAA主要存在于神经细胞胞体及神经轴突中，是神经元的标志物。NAA的降低提示神经元及轴突的缺失或能量代谢障碍，海马神经元的数目及神经元的功能状态是影响海马区NAA浓度的主要因素；Cho存在于神经元和胶质细胞中，且在胶质细胞中含量明显高于神经元，因此Cho主要反映了胶质细胞功能的变化；Cr代表肌酸-磷酸肌酸复合物，是能量代谢过程中高能磷酸键的缓冲储备物之一，它参与细胞的能量代谢，其含量在各种病理状态下相对恒定，常被用作比较其他代谢产物变化的标志。因此，MRS脑代谢物检测结果多以NAA/Cr和Cho/Cr比值来表达。研究显示，PTSD患者左、右两侧海马NAA/Cr比值均明显低于对照组，且左侧海马下降更明显，提示创伤性经历引发了PTSD患者双侧海马神经元的数量及功能状态下降，且以左侧海马损害更明显，提示左侧海马对创伤性事件损害作用的易感性可能更高。

杏仁核是边缘系统的重要皮质下核团，结构复杂，纤维联系广泛，功能各异。杏仁核漏斗的基底外侧核和侧核接受和整合来自丘脑的感觉信号，以及来自皮层和海马的认知信号，并从不同层次调控海马处理信息的过程；杏仁核中央核与行为、自主神经系统、内分泌功能有关；杏仁核还与脑干的背缝核、蓝斑儿茶酚胺能核团有着广泛的神经纤维联络，并通过儿茶酚胺能核团与下丘脑腹侧核CRF神经元的广泛神经纤维联络，调节下丘脑腹侧核的CRF神经元的功能，而该杏仁核-下丘脑通路在创伤性记忆和应激所致HPA轴的激活及肾上腺皮质反应中有至关重要的作用，主要参与了应激反应与神经内分泌调控、创伤性记忆形成、情绪反应与情感行为调节、自主神经功能活动等多项重要生理过程。

强烈的创伤性精神刺激可导致杏仁核功能受损。研究显示，个体在面对创伤性事件或回忆可怕的事情时，其杏仁核的活动异常激活，在与创伤有关的图片、声音、词汇等刺激下，PTSD患者杏仁核的活动显著增强。同时还发现，给战争相关的PTSD患者提供与战争创伤性事件有关的图片时，即使该图片的可识别度低于可识别阈值，其杏仁核的活动也较对照明显的增强，相应的视觉皮质的活动也高于对照人群。同时，PTSD患者前扣带回的活动受抑，海马体积缩小；前扣带回活动受抑可削弱其对杏仁核的抑制作用，促使杏仁核的活动增强，而杏仁核的活动过度增强可致警醒水平增高，这一过程可能与海马的萎缩有关。研究还发现，相对于对照组，PTSD患者杏仁核的体积也显著减小。

杏仁核是大脑的“恐惧中枢”，与恐惧性惊吓反射密切相关。fMRI研究发现，恐惧性条件反射可使杏仁核过度活动。电刺激杏仁中央核，可促进听觉的惊跳反应；而毁损杏仁中央核，则可阻断恐惧性惊跳反应的形成。单侧颞叶（包括杏仁核）切除的患者恐惧性条件反射形成受损，而陈述性记忆不受损，提示杏仁核与陈述性记忆无关，而与非陈述性的情绪性记忆关系密切。因此，杏仁核的功能受损可促进PTSD患者的恐惧性条件反射的形成，增加再次暴露于创伤性事件时的躯体反应。

基于低频振幅（amplitude of low frequency fluctuation，ALFF）算法的静息态fMRI研究还显示，PTSD患者组右侧杏仁核ALFF活性明显增加，海马旁回、钩回等边缘系统其他脑区亦见ALFF活性增加，而前额叶、岛叶及楔前叶ALFF活性减低，表明PTSD患者静息态下包括杏仁核在内的边缘系统多个脑区活动增强，前额叶、岛叶、楔前叶等脑区功能抑制，提示PTSD患者存在杏仁核、海马、前扣带回、楔前叶的脑区的脑默认网络功能连接性的异常。

研究显示，PTSD患者在注意、记忆、反应启动、抑制能力、视觉反应和认知灵活性等多个方面都存在缺陷，这可能与前额叶执行功能受损密切相关。

执行功能是大脑额叶的主要功能之一，功能是将不同的认知加工过程灵活整合，并以优化方式计划、始动、协同操作以实现某一特定目标的认知技能，该功能主要与大脑额叶的功能有关，包括定势转移、优势抑制、概念形成、工作记忆等成分；其损害可能导致词语流畅性、冲动抑制、问题解决能力、激情保持、抽象思维、精神运动灵活性和工作记忆能力等受累。额叶-纹状体环路（主要包括背外侧前额叶、前扣带回、前额叶眶回皮质等）是与执行功能相关的主要脑结构，外侧额叶皮质参与调节反应抑制，前扣带回与注意和抑制加工有关，其中腹侧前扣带回只与情绪相关的抑制反应有关，背侧前扣带回更多的与中性刺激相关的抑制反应有关；眶额叶皮质与动机评价、刺激-反应学习及工作记忆等有关，这些脑区可能参与了PTSD患者执行功能的加工处理过程。

通过基于体素的形态学方法（voxel based morphometry，VBM）对PTSD患者脑灰质体积的对比研究显示，因火灾所致PTSD的患者，其海马、前扣带回及岛叶存在灰质容积的下降；在对退伍军人的研究发现，PTSD患者双侧前额叶皮质变薄。进一步对PTSD患者治疗前后额叶灰质体积改变的研究显示，与对照组相比，PTSD患者前额叶皮质明显减少，患者存在前额叶外侧皮质、前扣带回及岛叶等脑区功能异常。前额叶体积减小可导致上述额叶-纹状体环路传导异常，进而引发注意、反应抑制、任务转换、工作记忆和行为灵活性等多方面执行功能障碍。

前额叶中部皮层还可通过抑制杏仁核的反应，参与调节与创伤相关特殊记忆有关的情绪反应。前额叶受损的患者不能根据外界环境的变化及时调整自己的情绪，在社交场合不能合理地整合情绪反应以正确表达；同时，前额叶活性下降还可能与PTSD患者闯入性记忆有关。fMRI研究显示，遭受童年性虐待的PTSD患者面对创伤性画面时，其前额叶中部皮层的功能活动降低，而恐惧性条件反射的形成和保持与杏仁核有密切的关系，因此，当前额叶功能下降时可降低对杏仁核的抑制作用，引发杏仁核活性增强，导致PTSD相关的恐惧性条件反射增强且消退障碍，这可能是PTSD患者对创伤性事件具有敏感素质的一个重要原因。

PET研究进一步显示，PTSD患者在进行创伤性事件相关的想象时，内侧前额叶皮质激活降低；而在进行非创伤性事件相关的应激任务联想时，前额叶内侧皮质同样存在明显的活动状态降低。弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技术对PTSD患者的研究还发现，杏仁核和前额叶内侧皮质完整性下降，并与临床症状有明显的相关趋势，显示杏仁核和额中回脑区结构完整性下降可能是PTSD患者情感和记忆等脑功能紊乱的结构基础，PTSD患者存在前额叶内侧皮质结构和功能异常表现。

前额叶功能失调还可能是PTSD患者工作记忆缺损的重要原因。从某种角度说，习惯化（habituation），即对应激原不能产生习惯性适应的表现，可能是应激障碍的重要致病机制之一，而习惯化过程与前额叶眶回皮质的功能有关。同时，与创伤性应激相关的病理性记忆的抑制减弱是应激障碍的重要心理学机制，这与前额叶背外侧皮质、前额叶眶回皮质、前扣带回的功能抑制以及后扣带回的过度激活有关。因此，有研究显示，通过电磁场作用于某些特定脑区（如前额叶皮质、海马、杏仁核等处），调节该脑区的功能活动状态，以治疗病理性认知和情绪反应，取得了一定的疗效，表明前额叶皮质在PTSD发病中有重要意义。

PTSD患者的脑功能损害除了上述海马、杏仁核、前额叶皮质等区域存在一定的功能结构与神经影像学改变外，整个边缘系统，包括海马旁回、前扣带回、后扣带回、岛叶等，以及其他相关脑区都可能存在功能紊乱。

前扣带回与注意、情绪调节和条件性恐惧反射有关，其功能紊乱与PTSD的闯入性症状和无法控制的恐惧情绪症状密切相关。研究发现，PTSD患者的前扣带回存在灰质密度降低、神经元丢失等神经病理学改变。VBM研究显示，PTSD患者的前扣带回（Brodmann 32区）灰质密度明显低于经历了相同的创伤性事件、但没有发展为PTSD的对照组人群，显示创伤性经历后PTSD患者的前扣带回存在脑组织结构的病理性改变。对慢性PTSD的研究也显示，患者右侧顶叶、额叶左侧喙部、双侧前额叶眶回皮质及前扣带回体积缩小，这些区域与情景记忆和执行情况缺陷相关。同时，PTSD患者存在前额叶外侧皮质、前扣带回及岛叶等脑区功能异常。

岛叶的前部与前额叶内侧皮层（mPFC）和杏仁核有着广泛的纤维联系，是边缘系统的重要组成部分。近年研究显示，岛叶除参与了情绪调节外，还参加了认知功能调控，特别是对言语材料的认知加工过程有重要作用。目前的研究证实，双侧岛叶都参与了言语材料的编码和提取加工，左侧岛叶还是双语者语言形成与提取的重要脑区之一。PTSD患者存在明显的认知功能损害，主要表现为一般学习记忆能力的显著下降，注意力无法集中，其记忆功能损害主要表现为闯入性记忆、陈述性记忆的普遍损害和创伤性遗忘；此外，还有明显的情绪调节异常、恐惧情绪过度增强等。研究显示PTSD患者双侧岛叶的灰质密度明显降低，颞叶、海马旁回、顶叶、枕叶及中脑也存在类似的灰质结构改变，岛叶灰质容积下降与PTSD患者的陈述性记忆损害相关，脑干及额颞叶皮层灰质容积降低与工作、言语记忆的损害及面部识别障碍有关，提示岛叶及边缘系统相关脑区与PTSD症状之间存在密切的关系。

利用DTI技术对PTSD患者的研究还发现，PTSD患者双侧额中回平均弥散系数（mean diffusivity，MD）值增高，且部分各向异性分数（fractional anisotropy，FA）图值降低，MD值和FA值的一致变化表明额中回结构完整性存在一定程度的受损。PTSD患者前扣带回、左侧杏仁核、左侧岛叶MD值较对照组显著增高，但两组FA值无显著差异，推测这些脑区可能存在髓鞘脱失和Wallerian变性等病理变化，这些病理变化可能导致水分子平均扩散水平增加，但对水分子扩散的方向性影响很小，因而这些脑区FA值变化不明显，MD值则显著增高。同时，PTSD患者右侧额中回、左侧杏仁核MD值与PTSD自评量表平民版（PTSD checklist-civilian version，PCL-C）进行的PTSD症状自评分明显正相关，右侧额中回FA值与PCL-C评分明显负相关趋势，表明杏仁核和额中回在PTSD神经病理机制中具有重要作用。

随着神经影像技术的不断发展，越来越多的研究揭示，PTSD患者海马、杏仁核、海马旁回、前扣带回、前额叶皮质、额上回、颞中回、颞下回，楔前叶、左侧额下回、颞上回、岛叶、中央前回及中脑等多处脑组织存在一定程度的组织结构学变化，灰质容积减少，功能异常增强或受抑，可能是PTSD的重要致病因素之一。

然而，虽然PTSD患者大脑不同脑区功能状态及神经影像学检查存在明显的改变，特别是PTSD患者存在以边缘系统为主的不同脑区功能激活，脑组织结构完整性下降，脑组织灰质体积密度和白质体积密度异常等组织结构学改变，但并不能以此确定这些改变是PTSD的原因还是结果？同时，由于PTSD致病机制与临床表现的复杂性，以及海马结构自身解剖关系复杂、检测影响因素众多、MRI无创在体测量方法不统一，特别是海马结构等脑组织体积的划界模式、体积测量与计算方法、标准化校正、正常人群特定脑区组织结构等特定脑组织体积的常模、感兴趣区选定与神经影像参数选择等差别较大，也存有较多争议，更未形成统一的意见，导致许多研究结果缺少可比性，甚至结论相互矛盾。借助在体神经影像学技术的迅速发展，结合临床表现、功能状态、神经生化代谢、组织结构与神经可塑性改变等，进一步探寻PTSD相关神经病理学基础，以深入揭示PTSD相关神经生物学机制将是未来研究的重点之一。