La cosiddetta encefalopatia di Hashimoto, il coinvolgimento del cervello, è molto rara e può manifestarsi anche con un normale livello del sangue di ormoni tiroidei. Possono manifestarsi attacchi epilettici, tremolio, allucinazioni ed altri sintomi psichiatrici. Spesso sono rilevabili elevati livelli di anticorpi TPO. Un trattamento con il cortisone può portare alla scomparsa dell'encefalopatia. Si sono verificate anche guarigioni spontanee.