神经影像学研究发现广泛性焦虑障碍的青少年杏仁核、前额叶背内侧体积增大，杏仁核、前扣带回和前额叶背内侧活动增加，并与焦虑的严重程度正相关。神经生化主要涉及以下神经生化系统：

1、γ-氨基丁酸(GABA)系统：苯二氮草类药物(BZDs)动GABA受体有抗焦虑作用。PET研究发现GAD患者左极GABA受体结合率降低。

2、5-羟色胺(5-HT)系统：选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs)治疗GAD有效提示5-参与其病理过程。

3、去甲肾上腺素(NE)系统：蓝斑位于第四脑室底部，是脑中合成NE的主要部位，持续刺激动物模型蓝斑可导致焦虑样症状。应激诱导的N释放可促进模型动物的焦虑样行为NE水平升高则刺激丘脑的a受体，导致警觉性增加、易激惹和睡眠障碍。

有意思的是，增加突触间隙5-HT、NE水平的药物具有抗焦虑的效果，如具有5T和NE双受体重吸收抑制作用的5-羟色胺和去甲肾上腺素再摄取抑制剂(SNRIs)如文拉法辛、度洛西汀及三环类抗抑郁药有很好的抗焦虑作用。