למרות ש‑PTSD נתפסת כהפרעה פסיכולוגית, המחקר העדכני מצביע על כך שבבסיס התסמונת קיימת פגיעה ביולוגית בתפקוד המוחי.

הדמיות מוח תפקודיות, כגון functional MRI או SPECT, מדגימות ירידה בפעילות של אזורים שונים במוח, כמו קדמת המוח וההיפוקמפוס – אזורים המעורבים בוויסות רגשי, בעיבוד זיכרון ובהתמודדות עם חוויות טראומטיות.

פגיעה תפקודית זו קשורה לעמידות לטיפולים הקיימים ולעובדה שחלק משמעותי מהמטופלים אינו מגיב באופן מספק לפסיכותרפיה ולטיפול תרופתי בלבד.

הטיפול ההיפרברי נועד לשפר את התפקוד המוחי באמצעות גיוס מחדש של אזורים פגועים לפעילות מטבולית ותפקודית.