Funkcjonowanie tarczycy ma doniosłe znaczenie dla kształtowania się, dojrzewania i aktywności ośrodkowego układu nerwowego. Związek klinicznych zaburzeń czynności tarczycy z zaburzeniami psychicznymi, w tym z upośledzeniem funkcji poznawczych, wydaje się być dobrze udokumentowany. Nieprawidłowe stężenia hormonów tarczowych mogą prowadzić do pogorszenia procesów kognitywnych poprzez zmiany w neurotransmisji, nasilanie stresu oksydacyjnego, czy też wpływ na przemiany β-amyloidu i metabolizm glukozy w ośrodkowym układzie nerwowym. Wątpliwości dotyczą przede wszystkim subklinicznych form dysfunkcji tarczycy. Według niektórych danych, mają one wykazywać związek ze stanem funkcji poznawczych oraz być jednym z czynników przyśpieszających mechanizmy prowadzące do zwyrodnienia tkanki mózgowej i w konsekwencji do otępienia. Wyniki badań nad korelacją aktywności tarczycy z funkcjami poznawczymi oraz nad ewentualnym korzystnym wpływem suplementacji hormonalnej na procesy kognitywne przynoszą jednak sprzeczne wyniki, co przynajmniej częściowo może wynikać z dużych problemów metodologicznych. Nie należy także wykluczać korelacji odwrotnej, gdzie toczący się proces neurozwyrodnieniowy wpływałby na czynność tarczycy, np. poprzez zmienioną produkcję i wydzielanie tyreoliberyny. Pomimo kilkudziesięciu lat intensywnych badań, wyjaśnienie tego związku jest nadal dalekie od rozstrzygających ustaleń.