La dénutrition amène une atrophie cérébrale de différentes régions du cerveau. Lorque les scientifiques observent par imagerie  des malades, ils s'aperçoivent qu'il y  a une perte de matière grise dans différentes  cérébrales .

Psychological medecine 2014, juillet numéro 44

Participants with anorexia nervosa had smaller brain volumes as well as a global decrease in grey matter volume with ventricular enlargement. Voxel-based morphometry revealed a decrease in grey matter volume spanning across the cerebellum, temporal, frontal and occipital lobes. A correlation was found between grey matter volume loss and duration of illness in the cerebellum and mesencephalon. No correlations were found with clinical measures.

Cette atrophie est réversible par reprise de poids mais si la maladie s'éternise, les dégâts peuvent être irréversibles;

L'atrophie cérébrale est grave car elle peut amener la mort des neurones et donc, avoir de graves conséquencs neurologiques.