Исследования нейровизуализации, в которых сравнивались пациенты с ПРЛ со здоровыми контрольными группами, сообщили о двусторонних сокращениях гиппокампа, миндалины и медиальной височной доли. Нейробиологию ПРЛ можно представить как нарушения в нисходящем контроле, обеспечиваемом орбитофронтальной корой и передней поясной извилиной корой, и восходящих управляющих импульсах, генерируемых в лимбической системе, таких как миндалина, гиппокамп и островковая кора. Контроль сверху вниз обеспечивает области когнитивного контроля, а контроль снизу вверх обеспечивает выявление значимости. В этой схеме серотонин регулирует префронтальные области, воздействуя на рецепторы 5-HT2 в другой роли. Импульсивные черты, основной компонент ПРЛ, связаны с дефицитом центрального серотонинергического функционирования. Более конкретно, повышенные рецепторы 5-HT2A и сниженные рецепторы 5-HT2C связаны с импульсивностью. Импульсивность является основной особенностью ПРЛ и связана с цепями вознаграждения и контроля и недостаточным поведенческим торможением в префронтальных областях. Тем не менее, гиперактивность левой миндалины была обнаружена у пациентов без лечения с острым ПРЛ. Эта особенность согласуется с негативными стимулами окружающей среды.. Интенсивные и переменные эмоции пациентов с ПРЛ связаны с гиперактивностью миндалины. Роль миндалины также отражает неадаптивные процессы сверху вниз при оценке негативных стимулов окружающей среды. Однако у пациентов с ранней травмой и посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР) в анамнезе обнаруживаются увеличенный гипоталамус и нарушенная ось HPA, а также уменьшенный объем миндалины и гиппокампа. Кроме того, обнаружение уменьшения объема серого вещества миндалины у пожилых пациентов с ПРЛ было интерпретировано как отражение обратимой прогрессирующей патологии. Трудности эмоциональной регуляции пациентов с ПРЛ связаны с недостаточной способностью когнитивных процессов активности префронтальной коры (PFC) . Кенигсберг и др. сообщалось о гипоактивности орбитофронтальной коры, вентролатеральной коры и дорсальной передней поясной извилины (ACC) у пациентов с ПРЛ по сравнению со здоровыми людьми. Этот результат связан с неадаптивной аффективной регуляцией у пациентов с ПРЛ. Однако сообщалось, что после успешной психотерапии нормализовалась более низкая префронто-лимбическая связь в рамках схемы регулирования аффекта. В целом, многочисленные исследования, в которых сравнивались пациенты с ПРЛ со здоровыми контрольными группами, сообщили о серотонинергической дисфункции и уменьшении объемов миндалины, гиппокампа и медиальной височной доли. Однако, поскольку в этих исследованиях участвовали взрослые пациенты с ПРЛ неясно, являются ли эти нейробиологические дефекты последствиями или этиологическими причинами расстройства.