Aivojen kemiallinen epätasapaino voi johtua useista syistä, mukaan lukien aivokasvain, tärkeiden aivosolujen kuolema, ahdistuneisuushäiriö, lääkitys tai huumeiden väärinkäyttö, tai se voi olla jopa synnynnäinen. Kemiallinen epätasapaino voi aiheuttaa pieniä tai suuria persoonallisuuden ja mielialan muutoksia sekä mielisairauksia. Kun aivokemia muuttuu, henkilö kokee laajan valikoiman ahdistavia oireita. Joissakin tapauksissa lääkitys voi auttaa kääntämään tai hallitsemaan kemiallisia muutoksia ja palauttamaan henkilön normaaliin tai lähes normaaliin toimintaan, mutta joillakin epätasapainolla on pysyvä haitallinen vaikutus ihmisen elämään.
Kun aivosolut kuolevat, henkilöllä ilmenee oireita, jotka viittaavat sairauksiin, kuten Parkinsonin tautiin ja muihin rappeuttaviin sairauksiin. Tämä johtuu siitä, että solukuolema aiheuttaa kemiallisen epätasapainon aivoissa, mikä yleensä johtaa kognition, motoristen taitojen ja refleksien heikkenemiseen. Esimerkiksi Parkinsonin taudissa aivosolujen kuolema vähentää aivokemiallisen dopamiinin tuotantoa, mikä keskeyttää välittäjäaineiden viestinnän ja aiheuttaa oireita, kuten kehon vapinaa ja hallinnan heikkenemistä.
Aivokasvaimet voivat myös aiheuttaa epätasapainoa aivoissa. Kasvaimet voivat olla syöpä- tai hyvänlaatuisia, mutta pelkkä läsnäolo aivoissa voi keskeyttää kemiallisen tuotannon ja laukaista ainutlaatuisia oireita. Näihin oireisiin kuuluu usein mielialan ja persoonallisuuden muutoksia, ja niihin voi kuulua jopa aistiharhoja, sekavuutta ja harhaluuloja. Asianmukaisella hoidolla aivokasvaimen käynnistämät kemialliset muutokset voidaan usein palauttaa.
Ahdistuneisuushäiriöt johtuvat usein aivojen kemiallisesta epätasapainosta. Tämä epätasapaino voi kehittyä stressin, trauman, väärinkäytön tai aivokasvaimen seurauksena. Jokainen näistä voi muuttaa aivokemiaa ja laukaista oireita, joita voivat olla paniikkikohtaukset, liiallinen hikoilu ja sosiaalinen vetäytyminen. Mielisairauksiin johtavat muutokset voivat vaikuttaa miehiin ja naisiin missä iässä tahansa. Ahdistuneisuushäiriöitä hoidetaan usein terapeuttisella toimenpiteellä ja lääkkeillä, jotka on luotu auttamaan aivojen kemiallisen tasapainon palauttamisessa.
Kemiallisia epätasapainoja voi esiintyä myös syntyessä. Tällaisen epätasapainon oireet voivat tai eivät välttämättä näy pienillä lapsilla. Usein epätasapainoa ei diagnosoida ennen kuin se alkaa vaikuttaa henkilön elämään mielisairauksien, kuten masennuksen, kaksisuuntaisen mielialahäiriön tai skitsofrenian, kautta. Tutkijat, jotka tutkivat kemikaalien vaikutuksia aivoissa, ovat havainneet, että mielisairauksista kärsivillä henkilöillä on yleensä yksi tai useampi perheenjäsen, jotka kärsivät samasta tai läheisesti liittyvästä mielisairaudesta.