กลไกระดับโมเลกุลที่สัมพันธ์โดยตรงกับการแสดงออกทางพฤติกรรมของการปรับสภาวะ (conditioning) สามารถวิจัยได้ง่ายในการรักษาพยาบาล ง่ายกว่ากลไกของ LTP[2] ซึ่งเป็นกรณีที่สภาพพลาสติกของไซแนปส์เกิดขึ้นเพราะการกระตุ้นเชิงไฟฟ้าหรือเชิงเคมีต่อวงจรประสาทของอะมิกดะลาด้านข้างLTP มีความสำคัญต่อการแปลผลให้เป็นความกลัวเพราะว่าเป็นกระบวนการที่เพิ่มกำลังของไซแนปส์ (synaptic strength[8]) ในวงจรประสาท[9] ไซแนปส์ที่เพิ่มกำลังอย่างนี้ เป็นวิธีการที่ความทรงจำระยะยาวและความหวาดกลัวเกิดขึ้น[10]

สภาพพลาสติกของไซแนปส์แบบเฮ็บเบียน

กำลังของไซแนปส์ (synaptic strength[8]) สามารถเพิ่มขึ้น เมื่อนิวรอนก่อนไซแนปส์ (presynaptic neuron) ยิงสัญญาณพร้อม ๆ กันกับการลดขั้ว (depolarization) ในนิวรอนหลังไซแนปส์ (postsynaptic neuron)ความเป็นไปอย่างนี้รู้จักกันว่า สภาพพลาสติกของไซแนปส์แบบเฮ็บเบียน (Hebbian synaptic plasticity[11])

สมมุติฐานนี้ให้คำอธิบายเป็นที่พอใจเกี่ยวกับความเป็นไปของกระบวนการของการเรียนรู้แบบสัมพันธ์ง่าย ๆ เช่นในการปรับสภาวะให้เกิดความกลัว (fear conditioning)คือ ทฤษฎีนี้สามารถใช้อธิบายการปรับสภาวะให้เกิดความกลัวว่า เมื่อมีการกระตุ้นวงจรประสาทด้วยตัวกระตุ้นมีเงื่อนไข (conditioned stimuli[1]) และตัวกระตุ้นไร้เงื่อนไข (unconditioned stimuli[1]) พร้อม ๆ กัน และตัวกระตุ้นไร้เงื่อนไขนั้นมีผลให้เกิดความกลัวโดยธรรมชาติคือก่อให้เกิดการลดขั้ว (depolarization) ที่มีกำลังในอะมิกดะลาด้านข้าง ความเป็นไปอย่างนี้ทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงในไซแนปส์ที่เชื่อมต่อกันระหว่างวงจรประสาทที่แปลผลตัวกระตุ้นมีเงื่อนไข กับอะมิกดะลาด้านข้าง จนในที่สุด การกระตุ้นวงจรประสาทด้วยตัวกระตุ้นมีเงื่อนไข ก็ส่งผลให้มีการตอบสนองในอะมิกดะลาด้านข้างซึ่งตอนแรกตอบสนองต่อตัวกระตุ้นไร้เงื่อนไขเท่านั้น ส่งผลให้เกิดความกลัวเนื่องมาจากตัวกระตุ้นมีเงื่อนไข[4]

NMDA-Type ionotropic glutamate receptors

เชื่อกันว่าสภาพพลาสติกแบบเฮ็บเบียนมีความเกี่ยวข้องกับหน่วยรับความรู้สึกที่มีปฏิกิริยากับสาร N-methyl-d-aspartate[12] (คือหน่วยความรู้สึกที่มีตัวย่อว่า NMDARs) ซึ่งส่วนของนิวรอนหลังไซแนปส์ของอะมิกดะลาด้านข้างNMDARs เป็นสิ่งที่รู้กันว่า เป็นตัวตรวจจับการบรรจวบ (coincidence detector[13]) ของการทำงานก่อนไซแนปส์และการลดขั้วหลังไซแนปส์คือ ได้พบว่า ตัวรับสัญญาณเข้าทางการได้ยินเป็น NMDARs ที่อยู่ในอะมิกดะลาด้านข้าง ซึ่งใช้กลูตาเมตเป็นสารสื่อประสาท[14] และมีการทดสอบแล้วว่า เมื่อเขตในอะมิกดะลาที่ได้รับสัญญาณการได้ยิน รับข้อมูลเกี่ยวกับตัวกระตุ้นไร้เงื่อนไข ในขณะที่มีการฉีดสารที่เป็นปฏิปักษ์ต่อ NMDARs ที่อะมิกดะลาด้านข้าง ก็จะเกิดการขัดขวางต่อการเรียนรู้ที่ให้เกิดความกลัวดังนั้น NMDARs จึงเป็นหน่วยรับความรู้สึกที่ขาดไม่ได้ในวิถีประสาทเพื่อการประมวลผลที่ทำให้เกิดความรู้สึกกลัว[15]

กลไกควบคุมระบบประสาทโดย monoamine

เชื่อกันว่า สารสื่อประสาทประเภท monoamine[16]ที่หลั่งออกในสถานการณ์ที่เกิดความสะเทือนใจ เช่น norepinepherine และโดพามีน มีบทบาทในการควบคุมการสื่อประสาทแบบเร้าที่ใช้กลูตาเมต และในการควบคุมสภาพพลาสติกแบบเฮ็บเบียนความแปรไปของสภาพพลาสติกทุก ๆ ประเภทเรียกว่า heterosynaptic[17] plasticity ส่วน homosynaptic[18] plasticity ก็ปรากฏแพร่หลายเหมือนกันแต่เป็นสภาพพลาสติกแบบเฮ็บเบียนเท่านั้น ในแบบจำลองต่าง ๆ ที่ใช้อธิบายสภาพพลาสติก ก็แสดง monoamine ว่า[16] เป็นตัวควบคุมสภาพพลาสติกที่เป็นมูลฐานให้เกิดความทรงจำอย่างเช่นระดับความรู้สึกกลัวที่สูงขึ้น[19] นอกจากนั้นแล้ว ยังพบว่า สารควบคุมประสาท (neuromodulator) ก็มีบทบาทในการปรับสภาวะให้เกิดความกลัว (fear conditioning) ด้วย[20] คือ แม้ว่ากลไกเฮ็บเบียน[21] จะมีบทบาทในสภาพพลาสติกของอะมิกดะลาด้านข้างและการเรียนรู้ให้เกิดความกลัวแต่ก็มีสารควบคุมประสาทอื่น ๆ ที่มีบทบาทในการเรียนรู้และความทรงจำเช่น เซโรโทนิน acetylcholine endocannabinoids และเพปไทด์หลายประเภทเช่น เพปไทด์ที่ทำให้เกิดการหลั่ง gastrin, NPY, สารฝิ่น, และ oxytocin แต่บทบาทของสารควบคุมประสาทอื่น ๆ เหล่านี้ ยังไม่ชัดเจน

Norepinephrine

โดพามีน