Die VNS wirkt, indem sie die neuronale Aktivität in den auditiven und limbischen Hirnregionen moduliert, was die abnormale neuronale Aktivität, die mit Tinnitus verbunden ist, verringern kann. Sie beeinflusst auch die Gamma- und Beta-Oszillationen, die bei Tinnitus-Patienten oft gestört sind (medizinische Studie: Hyvärinen et al., 2015). Darüber hinaus kann die VNS immunologische und metabolische Effekte haben, obwohl diese Mechanismen noch weiter untersucht werden.