9/11事件發生六年之後，研究人員開始瞭解這場襲擊對心理健康的持久影響。紐約長老會醫院/威爾康奈爾醫學院和紐約大學最近的研究表明，在世貿中心附近的成年目擊者和在這場悲劇中失去父母的孩子身上，都存在長期的心理和神經系統後遺症。
康奈爾大學和紐約大學的研究人員比較了在襲擊事件中靠近世貿中心的人和離世貿中心較遠的人的腦部掃描結果。兩項研究都發現，那些離得較近的人繼續表現出杏仁核的活動增強，杏仁核是大腦中調節情緒強度和產生情緒記憶的部分。在康奈爾大學的研究中，功能性磁共振成像（fMRI）掃描顯示，與居住在200英里以外的人相比，當天在現場兩英里範圍內的人的杏仁核過度活躍，即使那些附近的人看起來很有韌性，並且沒有表現出精神障礙的跡象。紐約大學的研究小組也同樣發現，當被要求回憶9/11事件時，與居住在曼哈頓中城五英里以外的人相比，靠近歸零地的人的杏仁核活動增加了一倍。康奈爾大學的研究人員表示，高度活躍的杏仁核的緩慢恢復可能會增加日後生活中患精神健康問題的易感性。
紐約大學的研究還發現，9/11事件的直接經歷產生了一種類似於“閃光燈記憶”的記憶，這是一種對令人震驚的公共事件異常生動、自信和多感官的回憶。那些靠近世貿中心，看到、聽到和聞到襲擊結果的人，其海馬旁皮層的活動受到抑制，海馬旁皮層負責編碼中性的外圍細節。這種改變的大腦活動可能有助於解釋閃光燈記憶是如何形成的，以及為什麼它們似乎比其他型別的記憶持續時間更長。
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康奈爾大學進行的另一項研究追蹤了45名在這場災難中失去父母的喪親兒童。儘管大多數兒童在失去親人後的兩年內接受了治療，但這些兒童的精神疾病患病率從9/11事件前的32%增加到事件後的近73%。焦慮、創傷後應激和分離焦慮是最常見的疾病。悲傷的兒童唾液中的應激激素皮質醇也長期升高，這表明他們身體的“戰鬥或逃跑”機制仍然處於開啟狀態。研究人員表示，長期的皮質醇升高可能導致日後生活中對壓力的過度敏感，進而可能導致認知障礙、骨骼脆弱和胰島素抵抗。
研究人員表示，瞭解這些脆弱性背後的生物學原理將有助於治療經歷過這次和其他創傷的人。