Seos stressi ja mälukaotuse vahel on seotud ajukahjustusega, mis on põhjustatud teatud ajukemikaalide ülestimuleerimisest. Kui inimesed lähevad närvi või kardavad, vabastab aju kemikaale, mis panevad nad võitlema või põgenema. See on mõeldud inimeste ettevalmistamiseks füüsilisteks ohtudeks, kuid sellel on mõned negatiivsed kõrvalmõjud. Uuringud on näidanud, et need kemikaalid kahjustavad ka olulisi mälufunktsiooniga seotud ajupiirkondi. Sellest mõjust on ilmnenud nii pikaajaline kui ka lühiajaline kahju, kuid pikaajaline kahju on raskem.
Ajukeemia seisukohalt nimetatakse stressi ja mälukaotuse vahelise seosega kõige enam seostatavat kemikaali kortisooliks. See vabaneb aju kõige primitiivsemas osas, mis üldiselt reguleerib loomade käitumist. Kui inimesed tegelevad oma elus mis tahes stressiga, reageerib aju sisemiselt täpselt samamoodi, nagu see reageeriks füüsilise ohu korral. Sel moel võib kortisooli vabanemist vaadelda kui primitiivset reaktsiooni, samas kui mälu säilitamise võime on arenenum ajufunktsioon – mõnes mõttes pole need ajuosad eriti ühilduvad.
Stressi ja mälukaotusega kõige enam seotud ajuosa nimetatakse hüpotalamuks. See ajupiirkond aitab inimestel säilitada mälestusi pikaajaliseks kasutamiseks. Paljud eksperdid usuvad, et kokkupuude kortisooliga võib tegelikult põhjustada hüpotalamuse füüsilist kahanemist. Kui see juhtub, kannatavad üldiselt paljud kognitiivsed võimed, sealhulgas mälufunktsioon. Paljud uuringud on näidanud hüpotalamuse suhteliselt drastilist vähenemist inimestel, kes on pikka aega kannatanud äärmise stressi all.
Inimestele, kes püüavad toime tulla stressi ja mälukaotusega, on saadaval mõned lahendused. Teadus on näidanud, et hüpotalamus on võimekam uusi rakke regenereerima kui paljud teised ajuosad. Teoreetiliselt peaks üldiselt olema võimalik hüpotalamuse suurust suurendada ja suuremat osa selle funktsioonist taastada, kui inimene suudab stressitaset pikema aja jooksul vähendada.
Ärevuse pikaajaliseks vähendamiseks on palju viise ja need võivad aidata leevendada suurt osa stressist ja mälukaotusest. Näiteks võtavad paljud inimesed retsepti alusel väljastatavaid antidepressante ja eksperdid usuvad, et need võivad olla abiks inimestele, kes kannatavad stressiga seotud mälukaotuse all. Teised stressi vähendamise meetodid, nagu lõõgastusteraapia ja meditatsioon, on samuti näidanud teatud tõhusust.