Les altérations morphologiques et fonctionnelles présentes dans le trouble obsessionnel-compulsif (TOC) sont passées en revue. Le TOC entretient des rapports étroits avec la neurologie : certaines affections neurologiques impliquant les ganglions basaux sont parfois associées à des symptômes obsessionels-compulsifs et, inversement, les patients atteints de TOC présentent dans bon nombre de cas des anomalies neurologiques discrètes. La neuro-imagerie structurelle a permis de mettre en évidence une diminution de la taille des noyaux caudés chez les patients atteints de TOC. La neuro-imagerie fonctionnelle (PET-SCAN) a démontré de manière répétée une activation des régions corticales orbito-frontales et des noyaux caudés, réversible sous traitement. Des études plus récentes ont pu établir une corrélation entre la provocation de symptômes obsessionnels et une activation du débit sanguin du noyau caudé droit et du cortex orbito-frontal. Un circuit impliquant le noyau caudé, le thalamus et le cortex orbital est probablement impliqué dans les symptômes du TOC. Il n'est toutefois pas possible à l'heure actuelle de déterminer la cause de ce trouble.