Gli studi sperimentali si sono avvalsi delle attuali metodiche di visualizzazione in vivo del cervello, che sono la Tomografia ad emissione di positroni (PET) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI). Sono stati esaminati gruppi diversi di pazienti, affetti da disturbo ossessivo-compulsivo, da fobia specifica o sociale, ed altri con disturbi depressivi maggiori o schizofrenici. Tra questi studi, Schwartz et al. hanno provato a confrontare l'efficacia dell'approccio psichiatrico attraverso psicofarmaci e la psicoterapia cognitivo-comportamentale, sia sul piano biologico che su quello comportamentale.