根據2013年英國《Neuropathology and Applied Neurobiology》(神經病理學與應用神經生物學)期刊報導,針對「維生素D於神經系統的健康與疾病之角色」回顧文獻提到,維生素D會影響神經系統中的神經傳遞作用與神經可塑性;文章也說明維生素D具有維持軸突生長、促進神經突觸的可塑性、促進神經傳送物質(如:乙醯膽鹼Acetylcholine)、對抗氧化壓力與粒腺體功能異常、降低促發炎反應與調節老化速度等作用,因而被認為與認知損傷及阿茲海默症的病理過程有關。
近年研究顯示,體內維生素D缺乏與認知不足及老年失智症有關。
另外,基因遺傳學研究指出,維生素D接受器(vitamin D receptor)的基因(Vdr)變異性與阿茲海默症發生風險有關;動物實驗結果發現,腦部維生素D缺乏和成年人的精神病與神經疾病的發生也相關。