Niektóre obszary mózgu są szczególnie podatne na działanie toksyn, w tym etanolu. Z tego względu unikanie alkoholu w czasie ciąży jest kluczowe dla zapewnienia optymalnego rozwoju neuronalnego i profilaktyki długotrwałych zaburzeń neurobehawioralnych. Niektóre części mózgu są szczególnie wrażliwe na działanie alkoholu:
Jądra podstawne
Odpowiadają za uczenie się poprzez powtarzanie, automatyzację zachowań, zapamiętywanie i kontrolę nad reakcjami. Uszkodzenia tej części mózgu sprawiają, że osoba z FASD ma trudności z przechodzeniem od jednego zadania do drugiego, z planowaniem działań i regulowaniem emocji. Może łatwo wpadać w frustrację lub reagować impulsywnie.
Ciało modzelowate
Pełni rolę mostu łączącego prawą i lewą półkulę mózgu, co umożliwia sprawną wymianę informacji. Gdy jego rozwój zostanie zaburzony, pojawiają się problemy z koncentracją, pamięcią, uczeniem się czytania i pisania, a także z radzeniem sobie w relacjach społecznych. Człowiek może mieć trudności ze zrozumieniem żartów, metafor czy bardziej złożonych sytuacji społecznych.
Móżdżek
Choć kojarzony głównie z równowagą i ruchem, ma ogromne znaczenie również dla procesów uczenia się. Alkohol zaburzający jego rozwój może prowadzić do problemów z koordynacją, precyzją ruchów czy ogólną sprawnością motoryczną. Jednocześnie osłabia zdolności do uczenia się nowych informacji i zapamiętywania ich, co przekłada się na wyniki w szkole i w dorosłym życiu – np. w pracy.
Hipokamp
Kluczowy ośrodek pamięci, szczególnie w uczeniu się nowych treści i w orientacji przestrzennej. Alkohol silnie osłabia jego funkcje, co sprawia, że człowiek ma trudności z zapamiętywaniem, uczeniem się przez doświadczenie, a także z przenoszeniem wiedzy z jednego kontekstu na inny (tzw. generalizacja umiejętności).
Płaty czołowe
Odpowiadają za kontrolę emocji, regulację zachowań, mowę i zdolność podejmowania decyzji. Uszkodzenia w tej części mózgu prowadzą do impulsywności, trudności z przewidywaniem konsekwencji działań, a także problemów w nauce i komunikacji. To właśnie dlatego osoby z FASD często bywają postrzegane jako nieodpowiedzialne czy nieprzewidywalne, choć w rzeczywistości ich zachowanie wynika z uszkodzeń neurologicznych, a nie złej woli.