Iako orgazam traje samo nekoliko sekundi, put do njega može potrajati, osobito kod žena. U tom kratkom razdoblju u mozgu se odvija niz složenih procesa koje znanstvenici i danas pokušavaju u potpunosti razumjeti. Zahvaljujući snimanju aktivnosti mozga funkcionalnom magnetskom rezonancijom (fMRI), posljednjih godina dobiven je detaljniji uvid u to što se događa u mozgu tijekom seksualnog vrhunca.
Scientific American, prenoseći rezultate neuroznanstvenih istraživanja, piše da se tijekom orgazma u mozgu istodobno aktiviraju i deaktiviraju različita područja odgovorna za emocije, percepciju i donošenje odluka. Jedno od najzanimljivijih otkrića pokazalo je da se tijekom orgazma ne aktiviraju samo centri povezani s osjećajem zadovoljstva, nego se istodobno smanjuje aktivnost dijelova mozga odgovornih za prosuđivanje, samokontrolu i analitičko razmišljanje. To bi moglo objasniti zašto se tijekom seksualnog vrhunca javlja osjećaj potpunog prepuštanja trenutku.
„Da bi žena doživjela orgazam, strah i tjeskoba moraju biti potpuno potisnuti“, objašnjava nizozemski neuroznanstvenik Gert Holstege, čija su istraživanja među prvima pokazala kako se tijekom orgazma mijenja aktivnost pojedinih dijelova mozga. Novija istraživanja pokazuju da se približavanjem orgazmu postupno povećava aktivnost brojnih regija mozga. Posebno su aktivni centri povezani s osjetima, pokretima, emocijama, sustavom nagrade i pamćenjem, a njihov rad doseže vrhunac upravo u trenutku orgazma, nakon čega se aktivnost postupno vraća na uobičajenu razinu.
Tijekom orgazma oslobađa se dopamin, koji je povezan s osjećajem zadovoljstva i nagrade, dok raste i razina oksitocina, hormona koji pridonosi osjećaju bliskosti i povezanosti. Nakon vrhunca povećava se djelovanje serotonina i prolaktina, zbog čega se često javlja osjećaj opuštenosti i potreba za odmorom. Orgazam nije samo fizička reakcija, nego rezultat složene suradnje živčanog sustava, hormona i različitih dijelova mozga, a na njegovo doživljavanje mogu utjecati brojni čimbenici, od stresa i tjeskobe do zdravstvenog stanja.