牛磺酸在中枢神经里作为神经传达物质或神经调整物质起作用。神经细胞中的钙离子过多时，牛磺酸能调节钙离子的量，从而控制神经兴奋状态。另外，大脑皮层中存在几茶酚胺，它能使血压加高并使人兴奋，牛磺酸也控制的几茶酚胺的分泌，从而控制兴奋状态。专家关注牛磺酸控制兴奋状态的作用，进行过控制"癫痫"发作的实验，得到很有效果的实验结果。
最近经过研究了解到，痴呆症患者脑脊髓液中牛磺酸含量偏少。原因还没研究透彻，但是，如果牛磺酸的减少是导致痴呆症的原因的话，让患者补充牛磺酸有可能帮助其治疗。
