מכיוון שנשים נוטות פי שניים מגברים ללקות בחרדה, ניתן להניח שלהורמוני המין תפקיד בבקרת המערכות הביולוגיות העומדות בבסיס הפתולוגיות מן הסוג הזה. מצבי התודעה העומדים בבסיס הפתלוגיות האלו קשורים בין היתר לתהליכי למידה ושכחה של פחד, ואכן נמצא שהמנגנונים העומדים בבסיס תהליכי שכחה של פחד פועלים ביתר שאת כאשר רמות האסטרדיול בגוף האישה גבוהות, ובהתאמה תהליכי הלמידה של תגובת פחד לגירוי נמצאו מוגברים כאשר רמות האסטרדיול היו נמוכות. אחד המנגנונים המרכזיים האחראי על וויסות רגשי של תגובות, הוא המעגל בין אזור בקליפת המוח הקדם-מצחית, שלרוב גורם לדיכוי פעילות האמיגדלה ונקרא "קליפת המוח הקדם-מצחית הגחונית-אמצעית" לבין האמיגדלה. במחקרים נמצא כי כאשר רמות האסטרדיול גבוהות, מעגל זה מראה פעילות מוגברת תחת סריקות מוח. כמו כן, מעגלים נוספים המעורבים בוויסות פעילות האמיגדלה כמו המעגל בין פיתול החגורה הקדמי (ACC) ובין קליפת המוח הקדם-מצחית הגבית-צדית (dorsolateral PFC) הראו בעת תהליכי שכחה גם הם פעילות מוגברת, ובנוסף לכך נמצאה גם קישוריות גבוהה יותר בין האמיגדלה לבין האונה הקדם-מצחית במצב מנוחה אצל נשים עם רמות אסטרדיול גבוהות, מה שיכול להעיד על עלייה ביכולות הוויסות הרגשי, ומנגד אצל נשים בעלות רמות נמוכות של אסטרדיול נמצא כי ישנה קישוריות גבוהה יותר בין האמיגדלה ל-ACC, קשר המזוהה עם הגברה של השפעות שליליות על המוח. מן הצד המשלים, אזורים המזוהים עם פעילות מוגברת כתגובה לגירוי בעת כניסה למצבי לחץ וחרדה כמו ההיפותלמוס, ההיפוקמפוס, האמיגדלה וה-ACC הראו פעילות מוחלשת.
מערכת התגמול.
אסטרדיול מעלה את כמות ההורמון דופמין במוח, וממחקרים נמצא כי הורמוני שחלה מעורבים ברגישות של מערכת התגמול במוח לנוכח סמים וכסף. היחסים בין המערכות מורכבים ומשתנים בין שלבי המחזור השונים, אך הצד השווה ביניהן הוא שעלייה בכמות האסטרדיול מעלה את הרגישות לצריכת סמים וקבלת כסף, ואילו עלייה ברמות הפרוגסטרון מפחיתה את הרגישות.
זיהוי רגשות ואמפתיה.
ישנו חוסר בספרות רחבה על השפעת הורמוני שחלה על זיהוי רגשות ואמפתיה, אך ממספר מחקרים עולה כי הורמונים אלה מעורבים בפונקציות חברתיות רבות הכוללות הערכה של רגשות הזולת ותחושת הזדהות עם האחר. נמצא כי לרמת האסטרדיול יש יחס הפוך ליכולות זיהוי הרגשות של הזולת. בנוסף על כך נמצא כי תנודות במספר הקולטנים (ER) לאסטרדיול, הנובעות מהבדלים גנטיים, מעורבות בתהליכים חברתיים אלה. כמו כן במחקר אשר נתן לגברים מנת אסטרדיול נמצא כי חלה עלייה בתגובות האוטונומיות לכאב אדם אחר מה שמעיד כנראה על מעורבות גם במנגנון תחושת האמפתיה.
השפעות על העדפת בני זוג.
אחד הנושאים הנחקרים ביותר בתחום של התנהגות חברתית תלוית הורמוני המין הוא התנהגויות הקשורות לרבייה. אחד הממצאים המתוקפים ביותר הוא שינויים בהעדפות בבחירת בני זוג. נמצא כי כאשר רמות האסטרדיול והטסטוסטרון בגוף האישה גבוהות, ישנה העדפה גבוהה באופן מובהק למאפיינים גבריים הכוללים גוף ותווי פנים גבריים, כמו גם לגון קול גברי, לריחות גבריים ולהתנהגות הנחשבת גברית. ישנם חוקרים התולים זאת בצורך בתמיכה חברתית, במהלך ההיריון או במצב בו הגוף מתכונן להיריון במהלך השלב הלוטאלי. כתוצאה מכך ישנם שינויים בהעדפה לתכונות בן הזוג לאורך המחזור, בהתאמה לשינויים בהורמוני המין המווסתים את ההתנהגות החברתית במהלך המחזור.
הבדלים ברמה המוחית.
נמצא כי אסטרדיול מגביר את הרגישות לגירוי מיני או גברי. במחקרים נמצאה קורלציה חיובית בין רמות האסטרדיול לבין תגובות קליפת המוח הארובתית-מצחית, אזור האחראי בין היתר על הגברת העוררות הפיזיולוגית ולתחושת חיבה בחשיפה לפנים גבריות. יתר על כן נמצאה עלייה בתגובתיות ה-PCC, אזור הנמצא באזורים לימביים שמזוהה עם הגברת המוטיבציה והקשב, שכנראה אחראי על הגברתם לנוכח פנים גבריות. בנוסף לשניים האחרונים נצפתה גם עלייה ברגישות מערכת התגמול לנוכח גירויים מסוג זה. הגברת אזורים אלו כתגובה לגירויים גבריים או מיניים חשובה ליזימה של אינטראקציות חברתיות, ומאפשרים את התנודתיות בהעדפות תכונות בן זוג, בתחושת שביעות רצון, ובחשק המיני לאורך המחזור החודשי.
נוטלות גלולות.
אצל נוטלות גלולות התנודתיות בהעדפות בן הזוג נעדרת, או אף נוטה לגרום העדפה של תכונות נשיות אצל בן הזוג. זאת כנראה כתגובה לדיכוי התנודות הטבעיות של הורמוני המין אסטרדיול ופרוגסטרון וכן לדיכוי רמות הטסטוסטרון. נוסף על כך נצפתה ירידה בתגובתיות לגירויים מיניים בכלל, מה שיכול להוות הסבר ביולוגי לירידת הליבידו אצל נוטלות גלולות. ברמה המוחית תגובתיות האינסולה הפנימית, אזור המזוהה עם כימות התגמול בעקבות גירוי מיני, ותגובתיות הפיתול הקדם מרכזי (precentral gyrus), אזור בקליפת המוח המעורב בהעלאת העוררות הפיזיולוגית בעקבות גירוי מיני, ירדה משמעותית אצל נוטלות גלולות. בהתאם לירידה בפעילות, נשים המפסיקות ליטול גלולות במהלך הנישואים נוטות יותר לדווח על חוסר שביעות רצון מבן זוגם, במקרה שהוא יחסית לא מושך מינית, ולהפך כאשר הוא יחסית גבר מושך, ביחס לנשים אחרות. בנוסף לכך נטילת גלולות עלולה לגרום להגברת קנאה ולהפחתת התנהגות המושכת את בן הזוג, להפחתת שביעות רצון מינית ומשיכה לבן הזוג. יתר על כן נצפתה ירידה ברגישות הסטריאטום למתן אוקסיטוקצין בזמן צפייה בתמונות בני הזוג של הנשים, ירידה המתבטאת בירידת הרגישות של מערכת התגמול לנוכח מראה חיצוני של בן הזוג, מה שיכול להוות את המנגנון לירידה בשביעות הרצון ממנו. הרגישות אצל נוטלות גלולות לנוכח פני תינוק חמוד דווקא עלתה. תגובה בעלת דפוס דומה לזו נצפתה אצל אבות אשר אצלם רמות הטסטוסטרון היו נמוכות, דפוס זה יכול לגרום להגברת התנהגות הורית כלפי התינוק.
מחלות המקושרות לאסטרדיול.
אי רגישות לאנדרוגנים.
במקרים בהם ישנה מוטציה על כרומוזום X המונעת ייצור של קולטנים להורמונים אנדרוגנים כגון טסטוסטרון, עוברים בעלי גנוטיפ זכרי XY יבטאו פנוטיפ חיצוני נקבי זאת כיוון שהאנדרוגנים הגורמים לעובר להתפתח למערכת זכרית אינם נקלטים. לתופעה זאת קוראים תסמונת חוסר הרגישות לאנדרוגנים באופן מוחלט. עם זאת הורמונים אנטי מולרייאנים הגורמים לעצירת ההתפתחות העוברית לעבר מערכת נשית כן נקלטים בתאי העובר, וכתוצאה מכך העובר לא יפתח אברי מין פנימיים נשיים. האנדרוגנים המשוחררים אשר לא נקלטים בתאי המטרה משמשים כחומר מוצא לאנזים ארומטאז, ובאמצעותו יעברו ארומטיזציה לעבר אסטרוגנים. אסטרוגנים אלו אחראים על התפתחות מאפיינים נקביים משניים עם ההתבגרות, לחוסר צמיחת שיער גוף ולפיתוח שד כך שעל אף הגנוטיפ הזכרי נראים הלוקים במחלה באופן חיצוני כנקבות. אי לכך אחת האפשרויות לאבחן את התסמונת היא באמצעות בדיקת הורמונים, כיוון שלסובלים מן המחלה יש כמויות של אסטרדיול ושל טסטוסטרון מעל לנורמה.
אי רגישות לאסטרוגנים.
התסמונת אי-רגישות לאסטרוגנים מתרחשת כתוצאה ממוטציה הפוגעת בפעילות הקולטנים לאסטרוגנים ER. בעקבות המוטציה אין האסטרוגנים יכולים לפעול את פעולתם הביולוגית ולכן התופעה מלווה בעקרות. כיוון שאין האסטרוגנים קובעים את מין העובר אלא רק אנדרוגנים והורמונים אנטי מולריאנים בשילוב עם החלבון DTF המחלה פוגעת הן בזכרים והן בנקבות. לקויות רבות נצפו אצל הלוקים בתסמונת, ביניהן ניתן למנות: אי עצירת הצמיחה לגובה, צפיפות עצם אנורמלית, אקנה חמורה בפנים וחוסר בסממני מין משניים. תסמונת זו נדירה ביותר והיא מורשת בצורה אוטוזומלית רצסיבית. נושאי המוטציה אינם פוריים ובספרות המחקרית ישנם רק שלושה דיווחי מקרה על חמישה פרטים.
סכיזופרניה.
סכיזופרניה היא הפרעה נפשית כרונית, השייכת לקבוצת ההפרעות הנפשיות הפסיכוטיות. הפרעה זו מתאפיינת בהזיות, מחשבות שווא, הפרעות בארגון הדיבור והחשיבה, צמצום רגשי, פגיעה בהנאה ובכוח הרצון והיוזמה (initiative), בעיות קוגניטיביות (בזיכרון, קשב, פונקציות ניהוליות וכו'), התנהגויות מוזרות המוסברות על ידי החוויות הפנימיות החריגות (ההזיות, מחשבות השווא) ועל ידי שיבושי מערכות בקרה (קוגניטיביות), קשיים תפקודיים רבים בתחום התעסוקתי והחברתי. ישנם הבדלי מגדר שתוארו עוד בתחילת המאה ה-19 ורלוונטיים גם כיום, אשר מקושרים להבדלים ברמות האסטרדיול הטבעיות בין גברים לנשים. ישנו סיכוי נמוך יותר לנשים עד גיל הבלות ללקות במחלה, וכן הנשים אשר לקו עד גיל הבלות סובלות מתסמינים פחותים ביחס לגברים. דבר זה מתבטא בין היתר בירידה תפקודית מופחתת, אחוז הנישואין גבוה יותר, משך האשפוז קצר יותר ומספר האשפוזים קטן יחסית. ככל הנראה הגורם הסיבתי לדבר הוא הרמות הגבוהות של האסטרדיול בתקופה זו, אשר בעודף תורמות למנגנונים המווסתים את ההתנהגות הפתולוגית, ומנגד בחוסר מקנות פגיעות יתר למחלה. נשים מתאשפזות יותר סביב זמן קבלת הוסת, זמן אשר מאופיין ברמות אסטרדיול נמוכות. והתסמינים הפסיכוטים נמצאו ביחס הפוך לרמות האסטרדיול. המנגנונים המוצעים להסבר התופעה מתבססים על המצאות נרחבת של רצפטורים לאסטרוגן באזורים קריטיים במחלת הסכיזופרניה, כאשר ההשערה היא שהאסטרדיול באמצעות היקשרות לרצפטורים אלו מווסת את ההפרעה לתפקוד אזורים אלו.
אפילפסיה וסתית.