神经递质是一些扮演“信使”角色的生化物质，他们在脑和其他神经系统的部位，将神经冲动从一个神经元传递到另一个神经元，每一个神经元都有一个胞体和一系列称为树突的短分支，树突和胞体接受来自邻近神经元的神经冲动，冲动沿管状的细长轴突传导，直到轴突末端膨大的突触末梢神经冲动，在这里刺激突触末梢，释放神经递质。
神经递质存在于否会导致神经元内部发生复杂的系统性生化改变，心理症状可能是神经递质系统功能失调导致的结果。心理经验也可能是引起神经递质系统功能改变的原因。
科学家已经识别了100多种不同的神经递质，五羟色胺这种神经递质经过很多关键的脑区并影响其功能，对心理健康特别是情绪和冲动，例如攻击性冲动有重要作用。
多巴胺是强化和奖赏体验的相关脑区中的重要神经递质，酒精等具有较强作用的物品，会对多巴胺产生影响，多巴胺对肌肉系统的机能也很重要，并且会影响与肌肉控制有关障碍，如帕金森病，因此，多巴胺的功能失调也是一个跨诊断的高危因素。
去甲肾上腺素是一种主要由脑干神经元生成的神经递质，可卡因和安非他明是广为人知的两种药物，他们可以通过延缓再摄取过程来延长去甲肾上腺素的作用，由于再摄取被延迟接受神经元的兴奋时间就会延长，从而导致这些药物的心理刺激作用。另一方面，当大脑中的去甲肾上腺素含量少时个体的情绪就会受到抑制。
还有一种重要的神经递质叫，Y氨基丁酸（GABA），它的作用是抑制其他神经递质的活动，有些药物是通过促进GABA的抑制活动起到镇静作用的，GABA对焦虑症状重要影响，因此，GABA系统功能失调很可能就会引起焦虑的因素之一。
内分泌系统心理病理学的其他生化理论都集中在研究人体的内分泌系统，这个现体系统分泌多种，叫做激素的化学物质，并直接将其释放到血液中，激素在整个身体中传递信息，并可能影响人的情绪，能量水平以及对应激的反应。垂体是主要的内分泌腺，由于它分泌的激素种类最多，并且制约着其他内分泌腺体的分泌，因而有主腺之称，他是脑的一部分突起，位于下丘脑的下方。
垂体和下丘脑之间的关系表明了内分泌系统和中枢神经系统之间复杂的相互作用，例如对应激作出反应时，下丘脑的某些神经元会分泌出一种叫做促肾上腺皮质激素释放因子的物质crf，通过一个类似管道的结构进入垂体，刺激垂体，释放人体的一种应激激素及促肾上腺皮质激素。
神经递质和内分泌系统的正常运行，需要精巧的平衡，很多因素都能打破这个平衡，例如，长期应激会导致神经递质和内分泌系统的失调，这种失调在应激消失后仍然持续。
基因和环境的相互作用有一个惊人的例子，刘易斯和斯普林格是一对同卵双生子，从婴儿时期分开后，直到39岁才重聚，令他们震惊的是，两个人都与名叫琳达的女子结婚，并有都离婚了，两人的第二个妻子都叫贝蒂，两个人的儿子都叫詹姆斯艾伦，养的狗都叫托伊，两个人都是烟鬼，抽沙轮牌的香烟，都是副警长，开雪佛兰牌汽车，都有咬指甲的习惯，喜欢赛车，都有地下工作室，而且都在院子的树周围建造了白色的环形长椅。素未谋面的双生子之间的相似性，能由基因来解释吗？遗传学研究者并不这样认为，相反，基因相同的人们可能具有相似的气质和天赋，这导致他们选择了相似的环境，基因影响环境选择的例子中，大多数并不像这对双胞胎这样惊人，不过，这种影响对于心理症状的产生可能很重要，例如，攻击和冲动行为都受到基因因素的影响，有这种行为倾向的儿童在选择朋友时，可能就会选择鼓励其攻击和冲动行为，并为其提供实施反社会行为机会的人交朋友。
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