Das limbische System befindet sich direkt unter dem Großhirn und ist eine Reihe von Strukturen im Gehirn, die verschiedene Aufgaben im Zusammenhang mit Gedächtnis und Emotionen erfüllen. Die Verbindung zwischen dem limbischen System und Emotionen ist so gut ausgebildet, dass einige Forscher das System als „das emotionale Gehirn“ bezeichnen. Aus evolutionärer Sicht ist dieses System ziemlich alt und kommt sogar in den Gehirnen niederer Säugetiere vor, weshalb es auch als Paläomammalisches Gehirn bekannt ist.
In diesem System sind mehrere Strukturen vorhanden, darunter die Amygdala, der Hippocampus, der Hypothalamus, der Fornix und das Septum. Der benachbarte limbische Lappen ist auch eine wesentliche Komponente, die das limbische System und die Emotion verbindet. Einige der anderen hier erwähnten Strukturen spielen ebenfalls eine Rolle bei der Emotionsregulation.
Keine einzelne Struktur ist ein vollständiger eins zu eins kausaler Faktor zwischen dem limbischen System und der Emotion. Diese Strukturen helfen, bestimmte emotionale Zustände zu regulieren, aber sie verursachen keine vollständige Emotion. Bestimmte Strukturen helfen jedoch, bestimmte emotionale Verhaltensweisen zu regulieren.
Die Amygdala ist eine Struktur, die für die Bildung emotionaler Erinnerungen unerlässlich ist. Die Aktivierung der Amygdala durch einen drohenden Reiz bewirkt, dass diese Struktur mit dem Hippocampus zusammenarbeitet, um sich daran zu erinnern. Wenn der gleiche Reiz noch einmal auftritt, löst diese Struktur eine Angstreaktion aus. Es scheint auch an Wut, Zuneigung und sexuellen Reaktionen beteiligt zu sein. Tiere ohne Amygdala zeigen keine Mutterinstinkte oder Anzeichen von Wut oder reagieren auf bedrohliche oder sexuell erregende Reize.
Bestimmte Bereiche des Thalamus und Hypothalamus helfen, Emotionen auszudrücken, erzeugen sie jedoch nicht. Die vorderen Thalamuskerne scheinen zu beeinflussen, wie Individuen auf emotionale Reize reagieren. An den Seiten oder seitlichen Bereichen des Hypothalamus befinden sich Kerne, die am Ausdruck von Freude und Wut beteiligt sind. Unmut und Abneigung gegen Reize werden durch das Zentrum oder den medialen Bereich vermittelt.
Der Kortex hilft auch, das limbische System und die Emotionen zu verbinden. Ein Bestandteil des limbischen Kortex, der Gyrus cinguli, hilft bei der Kontrolle des Blutdrucks und der Herzfrequenz. Es verursacht auch eine emotionale Reaktion auf Schmerzen. Darüber hinaus kann es eine Rolle beim Ausdruck von Wut spielen. Wilde Tiere, bei denen dieser Bereich des Gehirns entfernt wurde, zeigen keine Aggression.
Eine weitere Verbindung zwischen limbischem System und Emotion zeigen sogenannte „Lustzentren“ im ventralen tegmentalen Bereich. Aktivität in diesen Zellen führt dazu, dass sie die Chemikalie Dopamin freisetzen. Dopamin kann angenehme Gefühle hervorrufen, die von einem milden lohnenden Gefühl bis hin zu starken Gefühlen reichen, die einer sexuellen Befriedigung ähneln.