越來越多的人認識到，精神疾病是大腦的功能性病變。在人類大腦中，無時無刻不發生著複雜的化學反應，由此形成的各種動態系統，支撐著人類的心境、情感、意志等高階精神活動。
以抑鬱症為例。大腦的不同區域調節著心境。研究者們認為，相較於特定的大腦化學因子，神經細胞間的連線、神經細胞生長，以及神經網路功能才是影響抑鬱症的主要因素。
最新的腦成像技術的進步拓展了人類對大腦科學的認識空間。例如，正電子發射計算機斷層顯像（PET）、單光子發射計算體層攝影（SPECT）以及功能性磁共振成像技術（fMRI）等，能夠對工作中的大腦進行更深層次的研究；fMRI掃描可以實時追蹤腦區活動變化；PET或者SPECT可以對特定腦區的神經遞質受體的分佈和密度進行記錄和對映。
使用這些技術，可以更好地瞭解腦區不同部位如何調節心境以及其他功能。
大腦的重要功能區
先對大腦中一些和精神疾病有關的重要部位簡析如下：
&nygdala）：杏仁核是邊緣系統的一部分，深埋在大腦中，和情緒緊密相連，例如憤怒、喜悅、悲傷、恐懼，等等。研究表明，當人們開始回憶帶有強烈情感因素的記憶時，杏仁核會被啟用；當人們憂傷或者被臨床診斷為抑鬱時，杏仁核的活躍程度會更高。這種活躍程度的增加，甚至在人們從抑鬱症中恢復健康後依然存在。
&nus）：丘腦接收大部分感覺資訊，並且將它們傳遞給大腦皮層（ce
eb
alco
tex）的對應區域。它涉及高水平的大腦功能，例如演講、行為反應、運動、思考以及學習。雙相抑鬱症障礙可能是丘腦出現問題導致。
&npus）：海馬也是邊緣系統的一部分，它在處理長時程記憶和回憶中起到主要作用。海馬和杏仁核的功能有相近之處，正是這部分腦區使人產生了恐懼感。比如，一個人小時候曾經被狗咬，這個恐怖經歷，使他在長大後再次面對犬吠時，大腦還會產生恐怖反應。某些抑鬱症患者的海馬體積較小，也提示長時期的精神壓力導致其腦區神經細胞受損。
神經遞質和神經細胞間通訊：神經遞質是幫助一個神經元向另一個神經元傳遞資訊的化學分子。其工作原理是：每個神經元擁有一個和所有細胞的生長息息相關的細胞體，電學和化學訊號的組合為神經元內和神經元間通訊提供可能。當一個神經元被啟用時，它將一個電學訊號從細胞體遞送到神經末端，此處化學訊號被稱作神經遞質。該訊號刺激特定的神經遞質，釋放到該神經元和相鄰神經元樹突之間的空隙中，該空隙被稱作突觸。當神經遞質在突觸間不斷濃縮時，神經遞質分子開始與兩個神經元膜上深埋的受體相結合。
神經遞質一個神經元的釋放，可以啟用或者抑制第二個神經元。如果該訊號被啟用或興奮起來，會在這條特定的神經通路上持續傳遞。如果是抑制性的，該訊號會被壓制。神經遞質也會影響到釋放它的神經元本身，一旦第一個神經元釋放了特定量的該化學分子，一個反饋機制（由該神經元上的受體所控制）會指揮神經元停止泵出這種神經遞質，並且開始將該遞質吸收回細胞膜裡。這一過程被稱作重吸收（
eabso
ptio
）或重攝取（
euptake）。
抗抑鬱症藥物的主要功能，就是在神經元間隙調節這些物質的多寡。很多情況下，這種變化能夠給機體足夠的刺激，以保證大腦更好地行使功能。
多種多樣的神經遞質
科學家們已經鑑定出很多種不同的神經遞質。在此列舉一些在抑鬱疾患中起著顯著作用的神經遞質：
乙醯膽鹼（Acetylci
e），增強記憶，並且在學習和回憶中起作用。
血清素（Se