Protonowa spektroskopia rezonansu magnetycznego (ang. 1H magnetic resonance spectroscopy – HMRS) jest nieinwazyjną metodą, pozwalającą na obserwację dynamicznych zmian metabolizmu w ośrodkowym układzie nerwowym, różnicowanie zmian morfologicznych i monitorowanie efektów terapii niektórych schorzeń neurologicznych. HMRS wydaje się być również obiecującym narzędziem stwarzającym możliwość lepszego zrozumienia mechanizmów patofizjologii zaburzeń afektywnych jednobiegunowych (ChAJ) i dwubiegunowych (ChAD). Na podstawie dotychczasowych badań wykorzystujących HMRS trudno jest jednak opisać wzorzec zmian metabolicznych, typowy dla ChAJ i ChAD. Badania te wykazują duże zróżnicowanie metodologiczne oraz obejmują zbyt małe grupy pacjentów. Najczęściej powtarzającą się obserwacją jest – proporcjonalny do nasilenia objawów klinicznych – wzrost stężenia choliny w zwojach podstawy, korze przedczołowej, w hipokampie i zakręcie obręczy u pacjentów z rozpoznaniem ChAJ w porównaniu z osobami zdrowymi. W ChAD również stwierdza się zmiany stężenia choliny w jądrach podstawy i zakręcie obręczy, chociaż obserwacje te są czasami sprzeczne. W ChAJ i ChAD nie stwierdzano istotnego obniżenia stężenia N-acetyloasparaginianu. Wyniki te sugerują, iż w przebiegu ChAD i ChAJ występują zmiany w przepuszczalności błon komórkowych, raczej bez procesu neurodegeneracyjnego. W badaniach zwraca uwagę niższe stężenie glutaminy/glutaminianów, niekiedy kwasu g-aminomasłowego i mioinozytolu w korze czołowej lub okolicy przedczołowej w ChAJ (w przeciwieństwie do ChAD). W korze potylicznej zarówno w ChAJ, jak i ChAD często stwierdza się zmniejszenie, w porównaniu ze zdrowymi ochotnikami, stężenia GABA i podwyższenie stężenia glutaminy oraz glutaminianów, wskazujące na zaburzenia proporcji pomiędzy neurotransmitterami hamującymi i pobudzającymi. Stwierdzano ponadto normalizację stężenia wielu wyżej wymienionych markerów biochemicznych po zastosowaniu leków przeciwdepresyjnych, normotymicznych lub zabiegów elektrowstrząsowych.