A szervezetünkben a D-vitamin-receptor (VDR) szinte minden szövetben megtalálható, a neuronokban, a gliasejtekben is expresszálódik. Az immunrendszer erősítésében és a neuroprotekcióban is jelentős szerepe van a D-vitaminnak, az elmúlt években egyre több figyelem terelődik ebbe az irányba. Emellett a D-vitamin szerepet játszik az idegi őssejt szabályozásában, így a demyelinisatióval, neurodegenerációval és kognitív károsodással járó betegségekben. Az immunrendszer és a védekezőmechanizmusok nem megfelelő működése révén a D-vitamin-hiány számos idegrendszeri betegség kockázatát fokozza, ezek közé tartozik a sclerosis multiplex (SM), az iszkémiás stroke, a Parkinson-kór (PD), az Alzheimerkór (AD), a migrén és a diabéteszes neuropátia, de a D-vitamin hiánya az amyotrophiás laterális szklerózis kialakulásához és progressziójához is köthető.