En plus des effets hormonaux que l’ocytocine provoque en circulant dans le sang, il est apparu, dans les années 1970, qu’elle était également utilisée par certains neurones du cerveau comme neurotransmetteur. Ses effets sur différentes régions du cerveau ne viennent donc pas de l’ocytocine relâchée dans le sang au niveau de l’hypophyse postérieure puisque cette hormone est incapable de franchir la barrière hématoencéphalique. Ils proviennent plutôt d’axones collatéraux des neurones à ocytocine de l’hypothalamus qui vont rejoindre différentes structures cérébrales. C’est grâce à ces axones collatéraux en provenance des mêmes neurones que ceux qui se projettent dans l’hypophyse postérieure que les effets hormonaux et centraux de l’ocytocine peuvent être coordonnés.

Parmi ces structures cérébrales riches en récepteurs membranaires spécifiques à l’ocytocine, structures impliquées notamment dans la genèse et la perception des émotions, on retrouve l’amygdale, l’hypothalamus ventromédial, le septum, le noyau accumbens et le tronc cérébral.

L’influence de l’ocytocine sur l’activité de l’amygdale a aussi été confirmée par imagerie cérébrale lors d’expérience où la confiance des sujets envers autrui était mise à l’épreuve. Chez les sujets ayant reçu une vaporisation nasale d’ocytocine, l’activation de l’amygdale était moindre que chez ceux ayant respiré un placebo.

Dans la même expérience, l’ocytocine diminuait également le niveau d’activité du striatum dorsal, une région activée quand nous hésitons à prendre une décision en cas de conflit.

Plusieurs expériences chez l’animal et chez l’humain appuient l’hypothèse que la production d’ocytocine suite à une interaction sociale positive accélérerait la guérison de blessures en diminuant l’inflammation produite par certaines cytokines. Cette inhibition des cytokines par l’ocytocine semble également à l’origine de l’effet antidépresseur de celle-ci, puisque l’action pro-inflammatoire des cytokines est associée à la dépression.

Ces études appuient au niveau moléculaire l’effet bénéfique déjà connu sur la santé des interactions et du soutien social.

Une étude publiée en 2003 démontre qu’une séance de jeu et de câlins de 5 à 24 minutes entre un maître et son chien est suffisante pour élever significativement le niveau d’ocytocine dans le sang de l’humain comme du chien. Fait à noter, l’augmentation du taux d’ocytocine était plus élevée chez les humains qui avaient joué avec leur propre chien plutôt qu’avec le chien d’un autre. Une donnée qui va dans le sens de nombreuses autres montrant que l’interaction avec un proche est l’un des meilleurs stimulus pour la sécrétion d’ocytocine. Et qui pourrait expliquer en partie le fort lien émotionnel qui peut exister entre un humain et un chien.

Lors d’une expérience visant à déterminer le niveau de confiance envers le sens de l’équité d’autrui, de l’argent était mis à la disposition des sujets afin qu’ils décident quelle somme ils voulaient confier à un administrateur fiduciaire. Ceux qui n’investissaient rien restaient avec leur capital initial; mais en confiant leur argent à son administrateur, il pouvait l’augmenter considérablement, ou tout perdre, si ce dernier décidait de tout garder pour lui.

Près de la moitié des sujets qui avaient inhalé une dose d’ocytocine au début de l’expérience offrait la totalité de leur capital à l’administrateur fiduciaire, alors que du côté de ceux ayant inhalé un placebo, seule une personne sur cinq prenait un tel risque.

Dans une variante de cette expérience, c’était un ordinateur, et non une personne réelle, qui demandait la confiance du joueur. Les investisseurs ayant reçu de l’ocytocine ne faisaient alors pas davantage confiance à l’ordinateur que leurs collègues ayant reçu le placebo. Un résultat plutôt étonnant qui montre bien qu’on a ici véritablement affaire à un renforcement du lien de confiance avec un congénère, et non à une simple augmentation de la témérité, par exemple.

Dans une étude publiée en 2008, Paul Zak propose que l’ocytocine puisse aussi favoriser la générosité en augmentant notre empathie pour autrui. Dans un contexte expérimental où chaque sujet devait se mettre à la fois à la place d’une personne qui donne et qui reçoit de l’argent, les résultats indiquent que le fait d’inhaler de l’ocytocine rend les gens plus généreux dans leurs dons. En fait, comme il s’agissait d’argent réel, on a calculé que ceux qui avaient reçu de l’ocytocine repartaient du laboratoire avec 5% de moins d’argent que ceux qui avaient reçu un placebo.

Mais cette générosité était spécifique à la situation où le donneur était incité à se mettre à la place du receveur. L’effet comportemental de l’ocytocine se manifestait donc encore une fois ici que dans une situation d’empathie, quand un lien réel était établi avec un autre individu. Pour Zak, il ne fait aucun doute que nos interactions quotidiennes avec les autres nous placent constamment en situation où nous sommes amenés à donner un peu de temps ou de ressources à autrui. C’est la base de ce qu’on pourrait appeler le « ciment social » auquel une molécule comme l’ocytocine contribue significativement.