Una de las hipótesis propuestas para explicar el funcionamiento neurobiológico de EMDR se fundamenta en que las experiencias de vida negativas trastornan el equilibrio bioquímico del sistema fisiológico de procesamiento de la información del cerebro. Una posibilidad es que el procesamiento bloqueado sea una manifestación de la discrepancia de fases entre áreas equivalentes de los hemisferios cerebrales y que la intervención rítmica de EMDR promueva una mejor comunicación entre hemisferios con el resultado de que el material bloqueado sea finalmente procesado.