Действието на половите хормони върху мозъка се основава на класическия геномен механизъм – активиране на вътрешноклетъчните рецептори, които от своя страна активират траскрипция на специфичните гени.


Механизмът на въздействие на половите хормони е по-продължителен и по-бавен, в сравнение с пептидните хормони. Половите хормони моделират синтеза, отделянето и метаболизма на невроактивните медиатри и рецепторите към тях. Осъществяват и „бърза връзка“ с централната нервна система (ЦНС), като повлияват възбудимостта на невроните и синапсите като се свързват с  рецепторите на мембраните. Именно изучаването на този негеномен механизъм на влияние на естрогените през мембранните рецептори, както и изучаването на втория тип естрогенни рецептори, позволява да се разбере необяснимото преди  действие на естрогените.


Половите хормони влияят на невроните чрез специфични рецептори в ядрата и мембраните на клетките. Въздействат и непряко като стимулират синтеза на невротрансмитерите и фактори, които действат върху развитието и функциите на другите клетки. Така половите хормони подпомагат продължителността на живот и развитието на невроните, с които са в контакт.


От половите хормони зависи количеството дендрити и тяхното разклоняване в неврона, както и броят на синаптичните връзки между невроните.


Половите хормони влияят на образуването на синапсите в тези области на ЦНС, които взимат участие в регулирането на репродуктивната функция и синтеза на хормоните от хипофизата. 


Влияят на образуването на връзките между невроните в хипокампа и в мозъчната кора.


Въздействат на клетките на мозъка чрез полипептидни невротрофични фактори – на растежа.


Половите хормони въздействат и на глиалните клетки. Имат влияние върху миелинизацията, олигодендроцитите и Швановите клетки.  


Ето защо може да се каже,че половите хормони регулират пластичността на нервната тъкан и я подхранват (играят ролята на трофичен фактор).


Половите хормони и невроактивните трансмитери
Основните невротрасмитери, на които влияят половите хормони са: норадреналин, допамин, ацетилхолин, серотонин, аминомаслена киселина, мелатонин, както и на следните невропептиди: опиоидни пептиди, невропептид V, галанин, кортикотропин, рилизинг-хормон, ГнРГ.


Половите хормони влияят на активността на системата на норадренерин и допамин в хипоталамуса и екстрапирамидната система, които регулират двигателната активност и поведението на човека.


След прием на естрогени се наблюдава понижен синтез на норадреналин в хипоталамуса и повишена активност на допаминовите неврони, както и повишен синтез на допамин.


Прогестеронът понижава ефекта на естрогените върху адренергичните неврони на епифизата.


Естрогените, прогестероните и комбинация им имат положително въздействие за образуването на серотонин.


Има ендорфини, които влияят на поведението, предизвикват аналгезия, участват в терморегулацията и имат невроендокринни свойства.


В постклимактериума и при овариектомия нивото на ендорфини намалява, което води до поява на „топли вълни“, повишено потене, промени в настроението и нарушения в усещането за болка.