Stress kan verschillende delen van de hersenen activeren en beïnvloeden. Eén belangrijk gebied dat betrokken is bij de reactie op stress is de amygdala, die zich bevindt in de temporale kwabben van de hersenen. De amygdala speelt een belangrijke rol in het beoordelen van bedreigingen en het mobiliseren van de stressrespons.
Daarnaast kan stress ook de activiteit in de prefrontale cortex verminderen. De prefrontale cortex is het gebied aan de voorkant van de hersenen en is betrokken bij het reguleren van emoties, het nemen van beslissingen en het plannen en organiseren van gedrag. Stress kan de prefrontale cortex beïnvloeden, waardoor het moeilijker kan worden om goed te blijven functioneren in stressvolle situaties.
Ten slotte kan stress ook het niveau van stresshormonen zoals cortisol verhogen, die worden geproduceerd door de bijnieren. Cortisol kan verschillende delen van de hersenen beïnvloeden, waaronder de hippocampus, die betrokken is bij het geheugen en het reguleren van stressreacties. Een teveel aan cortisol kan de werking van de hippocampus verstoren en leiden tot geheugenproblemen en andere problemen.