Fynden tyder på att fluktuerande hormoner under menstruationscykeln förändrar hjärnans struktur på ett sätt som påverkar hjärnans funktion och leder till kognitiva förändringar.
"Vi har känt till att nivåerna av hormoner, såsom östrogen och progesteron, förändras under menstruationscykeln", säger Dr Lisa Mosconi från New York University.
"Och studier har tittat på hur dessa hormonnivåer kan påverka kognition, humör och beteende. Men hittills har vi inte haft någon insikt om vad som kan vara den neurobiologiska grunden för dessa förändringar."
Forskarna gjorde månatliga magnetisk resonanstomografi (MRI) av hjärnan på 10 kvinnor i åldern 22 till 36, som hade regelbundna menstruationscykler.
MRT-skanningar kan ge en detaljerad bild av hjärnans struktur. I denna studie använde forskarna en metod som kallas voxelbaserad morfometri, som mäter skillnader i volymen mellan olika delar av hjärnan.
Resultaten avslöjade att tre områden i hjärnan förändrades i storlek under menstruationscykeln:
* Vänster hippocampus:Detta område är viktigt för minnet. Den var som minst under lutealfasen, som är den andra halvan av menstruationscykeln, och som störst under follikelfasen, den första halvan av cykeln.
* Den högra amygdala:Detta område är inblandat i reglering av känslor och humör. Den var också som minst under lutealfasen och som störst under follikulärfasen.
* Den främre cingulate cortex:Detta område är involverat i en rad funktioner, inklusive uppmärksamhet, planering och beslutsfattande. Den var också som minst under lutealfasen och som störst under follikulärfasen.
Dessa fynd tyder på att fluktuerande hormonnivåer under menstruationscykeln förändrar hjärnans struktur på sätt som kan leda till kognitiva förändringar, inklusive minnesförsämring och emotionell reaktivitet.
"Vår studie ger det första beviset på strukturella förändringar i hjärnan under menstruationscykeln", säger Dr Mosconi.
"Dessa förändringar är sannolikt drivna av fluktuationerna i östrogen- och progesteronnivåer som inträffar under menstruationscykeln. Våra resultat hjälper oss att bättre förstå hur menstruationscykeln kan påverka kvinnors mentala och känslomässiga hälsa."
Studien publicerades i tidskriften JAMA Psychiatry.
