La amígdala, un centro cerebral con forma de almendra localizado cerca del hipocampo, tiene importantes conexiones anatómicas que le permiten integrar información sensitiva y cognitiva y después determinar si habrá una respuesta de miedo. Específicamente, el afecto o sentimiento de miedo puede ser regulado a través de las conexiones recíprocas que la amígdala comparte con áreas clave del córtex prefrontal que regulan emociones (córtex orbitofrontal y córtex cingulado anterior). No obstante, el miedo no es sólo un sentimiento. La respuesta del miedo puede incluir también respuestas motoras (huida, lucha, o parálisis).
Hay también reacciones endocrinas que acompañan al miedo, en parte debido a conexiones entre la amígdala y el hipotálamo, provocando cambios en el eje hipotalámico-pituitaria-adrenal (HPA) y por tanto en los niveles de cortisol. La respiración también puede cambiar, regulada en parte mediante la conexión entre la amígdala y el núcleo parabraquial del tronco cerebral.
La respuesta del miedo puede caracterizarse, en parte, por efectos endocrinos tales como incrementos del cortisol, que ocurre por la activación por la amígdala del eje hipotalámico-pituitario-adrenal. Una activación prolongada del HPA y la liberación del cortisol pueden tener implicaciones significativas en la salud, tales como riesgo incrementado de daño arterial coronario, diabetes tipo 2 y apoplejía.
Durante una respuesta de miedo pueden ocurrir cambios en la respiración, estos cambios están regulados por la activación del núcleo parabranquial, mediante la amígdala. Una activación inapropiada o excesiva del NPB puede llevar no solo a incrementos en el índice respiratorio, sino también a síntomas como dificultades respiratorias, exacerbación del asma, o sensación de asfixia.
Las respuestas están asociadas con sentimientos de miedo. Estas incluyen incrementos en la frecuencia cardiaca y en la tensión arterial, las cuales se regulan por conexiones recíprocas entre la amígdala y el locus coeruleus. Una activación prolongada de este circuito puede llevar a un incremento del riesgo de arteriosclerosis, isquemia cardiaca, cambios en la TA, variabilidad decreciente de la FC, infarto de miocardio, o incluso la muerta súbita.