Die VNS wirkt durch mehrere Mechanismen, um die Symptome von PTBS zu beeinflussen. Auf neuronaler Ebene kann sie die Aktivität der Amygdala, einer Region des Gehirns, die mit Angst und Furcht assoziiert ist, reduzieren und die Aktivität des präfrontalen Kortex erhöhen, der eine Rolle bei der emotionalen Regulierung spielt. Auf immunologischer Ebene kann die VNS die Produktion von proinflammatorischen Zytokinen, die bei PTBS oft erhöht sind, verringern. Schließlich kann die VNS auf metabolischer Ebene die Herzfrequenzvariabilität verbessern, ein Indikator für die Gesundheit des autonomen Nervensystems (medizinische Studie: Cimpianu et al., 2017).