Et par undersøgelser har antydet mulige sammenhænge mellem hjernens struktur, herunder forskelle i hemisfærisk ratio og forbindelse mønstreforbindelsesmønstre i amygdala og seksuel orientering. Homoseksuelle mænd har tendens til, at udvise mere kvindelige-lignende mønstre i amygdala end heteroseksuelle mænd gør, ligesom homoseksuelle kvinder har tendens til, at vise flere mandlige-lignende mønstre i amygdala end heteroseksuelle kvinder gør.<ref name="pnas" /><ref name="pnas">{{cite journal |doi=10.1073/pnas.0805542105 |title=Sexual orientation and its basis in brain structure and function |year=2008 |last1=Swaab |first1=D. F. |journal=Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America |volume=105 |issue=30 |pages=10273–4 |pmid=18653758 |pmc=2492513}}</ref><ref>{{cite journal |doi=10.1016/j.beem.2007.04.003 |title=Sexual differentiation of the brain and behavior |year=2007 |last1=Swaab |first1=Dick F. |journal=Best Practice & Research Clinical Endocrinology & Metabolism |volume=21 |issue=3 |pages=431–44 |pmid=17875490}}</ref>
