Exista diferente la nivelul creierului homosexualilor fata de heterosexuali

Studiile imagistice au evidentiat diferente esentiale la nivelul creierului intre persoanele homosexuale si heterosexuale care ar putea ajuta la intelegerea biologiei homosexualitatii.
Utilizand rezonanta magnetica (IRM), cercetatorii de la Institutul Karolinska din Stockholm au constatat ca emisferele cerebrale la barbatii heterosexuali si femeile lesbiene au tendinta de a fi usor asimetrice, cu  emisfera dreapta mai mare decat cea stanga. Aceasta asimetrie nu a fost observata la femeile heterosexuale si barbatii homosexuali.
Studiile imagistice au aratat ca exista diferente ale activitatii cerebrale intre femei si barbati ca raspuns la stimuli emotionali. Cercetatorii suedezi au aratat ca activitatea cerebrala la homosexuali si lesbiene are tendinta de a fi asemanatoare cu cea a persoanelor de sex opus.
Aceasta cercetare transmite mesajul ca orientarea sexuala face parte dintr-o serie de caracteristice si nu este o trasatura izolata.
In 1991, Simon LeVay a fost printre primii care a identificat diferentele intre creierul persoanelor homosexuale si heterosexuale atunci cand a demonstrat ca o mica regiune a hipotalamusului este mai mare la heterosexuali decat la homosexuali.Hipotalamusul este implicat in reglarea raspunsului sexual.
Un alt studiu a incercat obtinerea unor imagini tridimensionale cu ajutorul PET (positron emission tomography), conceput pentru masurarea activitatii cerebrale.
In general, imagistica PET a demonstrat o "remarcabila similitudine" intre femeile heterosexuale si barbatii  homosexuali la nivelul unei portiuni a creierului cunoscuta sub numele de amigdala, care joaca un rol cheie in reactiile emotionale.
LeVay, care este homosexual, afirma ca cercetarea demonstreaza ca homosexualitatea este o functie biologica si nu o alegere.