多维症状的生物学解码记忆断层并非简单的遗忘，而是双重编码系统的失效。DID患者在回忆中性事件时，前额叶激活模式与常人无异；但涉及创伤记忆时，右侧角回出现异常激活，同时中央后回体感皮层血流量激增173%，形成"身体记忆"的独特现象。

身份转换时的生物标记物具有诊断价值。EEG监测显示，当切换到保护者人格时，β波能量在前额区上升42%；而儿童人格出现时，θ波在颞叶占比达37%。唾液皮质醇水平可在转换后15分钟内波动超过4.2μg/dL，这种内分泌紊乱持续中位数6.3小时。

幻听本质是内在对话的外化。与精神分裂症不同，DID患者的幻听多呈现对话特性，且声源定位在颅内。弥散张量成像证实其弓状束纤维完整性较常人低29%，导致语言生成区（布罗卡区）与理解区（韦尼克区）信息传递异常。

躯体化症状包含神经可塑性改变。62%患者存在非癫痫性发作，视频脑电监测显示发作期γ波同步性下降81%。触觉幻觉多集中在左侧身体的占83%，与右侧顶下小叶灰质体积减少19%存在显著相关性。