9/11事件发生六年之后，研究人员开始了解这场袭击对心理健康的持久影响。纽约长老会医院/威尔康奈尔医学院和纽约大学最近的研究表明，在世贸中心附近的成年目击者和在这场悲剧中失去父母的孩子身上，都存在长期的心理和神经系统后遗症。
康奈尔大学和纽约大学的研究人员比较了在袭击事件中靠近世贸中心的人和离世贸中心较远的人的脑部扫描结果。两项研究都发现，那些离得较近的人继续表现出杏仁核的活动增强，杏仁核是大脑中调节情绪强度和产生情绪记忆的部分。在康奈尔大学的研究中，功能性磁共振成像（fMRI）扫描显示，与居住在200英里以外的人相比，当天在现场两英里范围内的人的杏仁核过度活跃，即使那些附近的人看起来很有韧性，并且没有表现出精神障碍的迹象。纽约大学的研究小组也同样发现，当被要求回忆9/11事件时，与居住在曼哈顿中城五英里以外的人相比，靠近归零地的人的杏仁核活动增加了一倍。康奈尔大学的研究人员表示，高度活跃的杏仁核的缓慢恢复可能会增加日后生活中患精神健康问题的易感性。
纽约大学的研究还发现，9/11事件的直接经历产生了一种类似于“闪光灯记忆”的记忆，这是一种对令人震惊的公共事件异常生动、自信和多感官的回忆。那些靠近世贸中心，看到、听到和闻到袭击结果的人，其海马旁皮层的活动受到抑制，海马旁皮层负责编码中性的外围细节。这种改变的大脑活动可能有助于解释闪光灯记忆是如何形成的，以及为什么它们似乎比其他类型的记忆持续时间更长。
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康奈尔大学进行的另一项研究追踪了45名在这场灾难中失去父母的丧亲儿童。尽管大多数儿童在失去亲人后的两年内接受了治疗，但这些儿童的精神疾病患病率从9/11事件前的32%增加到事件后的近73%。焦虑、创伤后应激和分离焦虑是最常见的疾病。悲伤的儿童唾液中的应激激素皮质醇也长期升高，这表明他们身体的“战斗或逃跑”机制仍然处于开启状态。研究人员表示，长期的皮质醇升高可能导致日后生活中对压力的过度敏感，进而可能导致认知障碍、骨骼脆弱和胰岛素抵抗。
研究人员表示，了解这些脆弱性背后的生物学原理将有助于治疗经历过这次和其他创伤的人。