Numeroase mecanisme complexe de reglementare influențează dezvoltarea și funcționarea sistemului nervos periferic și central. Dintre acestea, hormonii fac parte dintre cei mai puternici factori de reglementare. Diverse particule cunoscute pentru activitatea lor hormonală servesc ca neurotransmițători. În plus, hormonii secretați la nivel sistemic modulează funcția sistemului nervos atât la nivel cerebral, cât și în organele periferice. S-a demonstrat că funcția tiroidiană joacă un rol crucial în buna dezvoltare cognitivă, dar și în multe alte aspecte ale activității sistemului nervos, în mecanisme care implică o interacțiune directă cu circuitele de reglare intrinseci sau indirectă prin efecte sistemice exercitate, de exemplu, asupra sistemului circulator sau a căilor metabolice. Datorită acestor relații strânse cu funcționarea sistemului nervos, tulburările stării tireometabolice sunt asociate cu un spectru vast de semne și simptome neurologice, printre care: tulburări de dispoziție și cognitive, cefalee, oftalmoplegie, tremor și alte tulburări de mișcare, slăbiciune musculară etc. Atât hiper- cât și hipotiroidismul pot provoca simptome psihiatrice precum tulburări depresive sau anxioase, deficite de memorie, incapacitate executivă și chiar psihoză. Hipotiroidismul decompensat sever poate duce la comă mixoedemică – o afecțiune care pune viața în pericol, cu simptome encefalopatice care progresează secvențial. Encefalopatia sensibilă la steroizi asociată cu tiroidita autoimună (SREAAT) reprezintă o altă formă de tulburare encefalopatică asociată cu boala tiroidiană și care provoacă complicații clinice potențial grave. La periferie, tulburările tireometabolice pot afecta funcția musculară, ducând la oboseală subiectivă și toleranță scăzută la efort și, în unele cazuri (în special în hipotiroidism), la semne miopatice obiective. De asemenea, sistemul nervos periferic poate fi afectat, mai ales la pacienții hipotiroidieni, cu tendință mai mare de a dezvolta polineuropatie periferică și neuropatii de prindere, cum ar fi sindroamele de tunel carpian sau de canal Guyone.
.