Nel caso di sovradosaggi, gli effetti fisici dell'MDMA assomigliano a quelli tipici delle amfetamine: tachicardia, sudorazione, capogiri, irrequietezza, ecc. Uno degli effetti neurotossici principali attribuiti all'MDMA è l'abbassamento dei livelli serotoninici. Uno studio sull'argomento da parte di Peroutka,nella foto a sinistra, ha dimostrato che in questo senso non esistono collegamenti precisi, ma almeno altre due ricerche effettuate da Ricaurte hanno riscontrato una diminuzione notevole dei livelli dei metaboliti della serotonina. Tali osservazioni sono state condotte attraverso la comparazione di un gruppo di soggetti che non hanno mai assunto MDMA con un gruppo che lo ha assunto con una certa frequenza, si è così riscontrata una sensibile diminuzione dei livelli serotoninici per il 30% dei consumatori, la media di assunzione era di circa 75 esperienze con l'MDMA.
    Gli effetti sul comportamento di questa diminuzione possono essere vari: alcuni soggetti riferiscono di depressioni sopraggiunte dopo la consumazione, in casi rari con pulsioni suicide o auto/eteroaggressive. Sapendo che uno degli effetti secondari principali di molti psicofarmaci antidepressivi (MAO inibitori, SSR inibitori) è l'aumento dei livelli serotoninici, un collegamento tra l'uso dell'MDMA e l'induzione della depressione non appare molto credibile. Fattori psicologici -la tristezza del ritorno alla quotidianità dopo l'estasi- possono contribuire all'arrivo della depressione. Nella maggior parte dei casi comunque i consumatori riferiscono di sensazioni opposte: un permanere dello stato di benessere e di serenità nei giorni successivi all'assunzione.
    Vi è poi tutta una serie

R.J. Peroutka

di letteratura medica che evidenzia che l'uso ripetuto e frequente dell'MDMA può causare una perdita parziale dei neuroni serotoninergici. Tale ricerca è stata condotta su cavie animali. Meno certo è invece il fatto se la perdita sia permanente, temporanea o comunque importante. Uno studio effettuato su ratti ha dimostrato che nell'arco di un anno i livelli si sono ristabiliti per il 100% dei soggetti.
    In un altro studio (Ricaurte) condotto su primati non umani per osservare le alterazioni neuromorfologiche si è riscontrato che dopo circa 8 assunzioni di MDMA a 2,5 mg /per kg. non si notano alterazioni. Ma dopo un'unica somministrazione di 5mg. /per kg. si evidenzia una riduzione nella serotonina e del suo metabolita 5-HIAA soltanto nel talamo e nell'ipotalamo. Si è osservata anche una ricrescita nel tempo (anche se i valori non si sono mai ristabiliti) e inoltre la comparsa di altri tipi di neuroni nelle aree a livelli serotonici ridotti.
    Numerosi studi hanno registrato anche un drammatico calo delle prestazioni mnemoniche degli individui fortemente dediti all'uso di tali sostanze, con cali preoccupanti della memoria verbale e visiva. Pare anche accertata la dannosità sul feto di tali sostanze, con effetti teratogeni.