En lang række komplekse reguleringsmekanismer påvirker udviklingen og funktionen af det perifere og centrale nervesystem. Blandt dem hører hormoner til de mest potente reguleringsfaktorer. Forskellige partikler, der er kendt for deres hormonelle aktivitet, tjener som neurotransmittere. Desuden modulerer hormoner, der udskilles systemisk, nervesystemets funktion både på hjerneniveau og i perifere organer. Det er blevet påvist, at skjoldbruskkirtelfunktionen spiller en afgørende rolle for den korrekte kognitive udvikling, men også for mange andre aspekter af nervesystemets aktivitet, i mekanismer, der involverer direkte interaktion med intrinsiske reguleringskredsløb eller indirekte gennem systemiske virkninger, der f.eks. udøves på kredsløbssystemet eller metaboliske veje. På grund af disse tætte forbindelser med nervesystemets funktion er forstyrrelser i den thyrometaboliske tilstand forbundet med et bredt spektrum af neurologiske tegn og symptomer, herunder: humørsvingninger og kognitive forstyrrelser, hovedpine, øjenlågsforstyrrelser, tremor og andre bevægelsesforstyrrelser, muskelsvaghed osv. Både hyper- og hypothyreose kan forårsage psykiatriske symptomer som depressive eller angstlidelser, hukommelsesunderskud, manglende evne til at udføre ledelsesfunktioner og endog psykoser. Den alvorlige dekompenserede hypothyreose kan resultere i myxoedema coma – en livstruende tilstand med sekventielt fremadskridende encephalopatiske symptomer. Steroidresponsiv encephalopati i forbindelse med autoimmun thyreoiditis (SREAAT) er en anden form for encephalopatisk lidelse, der er forbundet med skjoldbruskkirtelsygdom og forårsager potentielt alvorlige kliniske komplikationer. I periferien kan de thyrometaboliske forstyrrelser påvirke muskelfunktionen, hvilket resulterer i subjektiv træthed og lav træningstolerance og i nogle tilfælde (især ved hypothyreose) i objektive myopatiske tegn. Også det perifere nervesystem kan påvirkes, især hos hypothyreosepatienter, med større tendens til udvikling af perifer polyneuropati og indsnævringsneuropatier som f.eks. karpaltunnelsyndromer eller Guyone-kanalsyndromer.