Los estudios del doctor Van der Kolk muestran diferencias neurobiológicas pre y post tratamiento por lo que después de haber sido tratado con EMDR el paciente parece tener una estructura de activación cerebral diferente y sus estudios sobre neuroimágenes sugieren que EMDR activa el funcionamiento de la corteza prefrontal, que podría estar mediatizado por un incremento de la actividad en el sistema límbico también observado en sus estudios.