من الممكن أن يكون الاختلال في بنية و/أو وظيفة الدارات العصبية الدماغية مسؤولاً عن الاضطراب ثنائي القطب. بيّنت تحليل تلوية لدراسات بنيوية بالتصوير بالرنين المغناطيسي لمصابين بهذا الاضطراب وجود تقلّص في حجم عدّة مناطق منها القسم المنقاري الأيسر في القشرة الحزامية الأمامية والفص الجزيري الجبهي والجانب البطني من القشرة أمام جبهية ومنطقة العائق في الدماغ. بالمقابل لوحظت زيادة في حجم مناطق أخرى مثل البطين الجانبي والكرة الشاحبة وباحة التلفيف الحزامي الأمامي (باحةبرودمان 25) واللوزة الدماغية، بالإضافة إلى الشدّة المفرطة في صور المادّةالبيضاء.
اقترحت نتائج وفق التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي أنّ التحوير أو التضمين غير الطبيعي بين المناطق أمام الجبهيةوالحوفية، خاصّةً في منطقة اللوزة الدماغية، هوالمسؤولغالباًعنالضبطالعاطفيالضعيفوعنأعراضتباينالمزاج.
يزيد العلاج الدوائي للهوس من نشاط الجانب البطني من القشرة أمام جبهية، وذلك بشكل يجعله أقرب للحالات الطبيعية، ممّا يدعم الاقتراح أنّ نشاط تلك المنطقة من الدماغ يعدّ مؤشّراً على حالة المزاج.
عادةً ما يتمّ تمييز نوبات الهوسوالاكتئاب عن طريق المقارنة في الاختلال الوظيفي بين الجهة البطنية والظهرية في القشرة أمام جبهية. في أثناء المهمّات التي تتطلّب سواءً انتباهاً أو استرخاءً فإنّ الهوس يكون مترافقاً مع تناقص نشاط القشرة الجبهية الحجاجية، في حين أنّ الاكتئاب يترافق مع ازدياد الاستقلاب الاسترخائي. بشكلٍ متّسق مع الاضطرابات العاطفية الحاصلة بسبب حدوث آفة، فإنّ الهوس والاكتئاب يمكن تمييزهما مكانياً حسب الجانب في القشرة أمام جبهية من حيث الاختلال الوظيفي، إذ يترافق الاكتئاب بشكلٍ أساسي مع الجانب الأيسر، في حين أنّ الهوس يترافق مع الجانب الأيمن في القشرة أمام الجبهية. لوحظ اختلال النشاط في الجانب الباطني من القشرة أمام الجبهية مع فرط النشاط في اللوزة أيضاً أثناء حالة اعتدال المزاج لدى المصابين، وكذلك لدى أقاربهم الأصحّاء، ممّا يشير إلى وجود سمات سائدة محتملة.
