(2)神经解剖区和它们的功能：高警觉性在焦虑中扮演重要角色，它可以导致唤醒和失眠。中度唤醒可以提高注意，并因此改善行为表现。而高度唤醒则增强了条件反射，引起复杂的学习和行为表现失常。焦虑的人睡眠浅而少，各种睡眠障碍皆可见于焦虑患者，但一般来说，主要为睡眠潜伏时间的延长(睡眠时间减少)、慢波睡眠减少、易唤醒和醒来次数增加。
唤醒水平在很大程度上是受到脑干的控制，它在焦虑的生物学方面有着重要的作用。其中包括去甲肾上腺素能蓝斑核、5-HT能中缝核和旁巨细胞核。焦虑的早期生物学理论认为蓝斑核在焦虑发生中起核心作用。育亨宾(α-2去甲肾上腺素自主受体拮抗剂)，能够增加蓝斑核的活动和诱发焦虑。可乐定(α-受体的激动剂)能够降低蓝斑核的活动和减轻焦虑。其他药物的抗焦虑作用也能降低蓝斑核的活动，如苯二氮卓类和阿片类。
一些研究者过分简单地将焦虑与唤醒相等同，并且从强度和趋避冲突的角度来描述所有的行为。唤醒不应等同于焦虑，因为唤醒水平的升高同时伴有正性和负性情感反应。焦虑是一种唤醒水平的升高，它伴有负性的情感特点。然而相对于脑干核而言，情感特性的产生更有可能是来自于边缘系统和额叶前部。
边缘系统由杏仁核、海马、隔核和下丘脑组成，它可能是主司情绪的位点。在学习和记忆中也扮演着重要角色。Gray根据动物研究的数据建立了一个理论，认为隔海马系统对焦虑具有核心作用。即该系统对焦虑的诱导和调节都很重要，它通过去甲肾上腺素和5-HT的输入产生效应。来自额叶前部和脑皮质扣带区的刺激向隔海马系统提供信息而产生对期望事件的预测，然后这些预测又与真实事件互相比较。厌恶事件或内源性预测与事件的失协可以激活一个假定的行为抑制系统来对唤醒、注意和焦虑做出反应。但LeDoux发现杏仁核比海马可能更多地参与恐惧反应，即杏仁核与情绪性(包括焦虑相关的)记忆的获得有关。如有研究发现，手术切除杏仁核的患者可以确认面容，但无法识别所表达的情绪。