神经分泌细胞是神经-内分泌调节的换能细胞
神经分泌细胞兼有神经细胞和内分泌腺细胞的特性。因此，这些神经分泌细胞又称“神经内分泌换能细胞”，可将传入的神经信号转变为化学性信号。神经激素可以贮存在胞质内或神经末梢，在需要时释放。和其他神经细胞一样，可被神经冲动兴奋，传导动作电位，同时对神经冲动和神经递质也有反应；另一方面，细胞合成和分泌的激素可释放入血，在其他部位发挥生理效应，或以旁分泌/自分泌方式调控自身细胞附近神经细胞的功能，而不像其他大多数神经细胞在突触处发挥作用。
神经分泌细胞具有以下特征：
- 血供丰富，微血管网发达，微血管与神经细胞紧密相接；
- 轴突末梢与一般神经纤维不同，不支配任何效应器，亦不与另一种神经细胞相接；
- 细胞核大，核仁清楚，偏位，细胞含多种蛋白合酶；
- 细胞中有分泌颗粒，这些颗粒可由细胞质、轴突一直追踪到轴突末梢与微血管相接处，颗粒内含有一种或多种激素。
神经激素协调多种功能
神经内分泌学的另一重要研究领域是自主神经与内分泌腺以及外分泌功能的关系。除下丘脑外，其他内分泌腺和外分泌腺都有自主神经调节。内分泌腺的激素分泌通过胆碱能神经和去甲肾上腺素能神经冲动的调节，使机体的各种功能协调统一。例如，去甲肾上腺素能神经的节后神经元同时表达生长抑素和神经肽Y，而胆碱能神经的节后神经元同时表达VIP和降钙素基因相关肽（calcitonin gene related peptide，CGRP）。虽然在进食和食物消化期，血糖是调节胰岛素分泌的最主要因素，但胆碱能神经促进胰岛素分泌，而去甲肾上腺素能神经冲动可同时调节胰高血糖素和胰岛素分泌。另外，脑干和下丘脑的神经元还可接受血糖信息，并通过自主神经冲动进一步调节胰岛素和胰高血糖素的分泌。
下丘脑的神经-内分泌联系十分广泛：
- 边缘系统与下丘脑的嗅觉有密切关系，并有调节内脏功能、产生情绪感觉、摄取食物及影响内分泌腺（性腺、肾上腺等）功能等作用；
- 网状结构对下丘脑-垂体的功能有调节作用；
- 外周神经冲动和中枢神经活动通过下丘脑调节内分泌腺的功能；
- 除部分通过自主神经外，也兴奋或抑制垂体及其靶腺的功能；
- 下丘脑神经激素通过垂体门脉血管系统到达腺垂体，调节垂体激素的合成和分泌；
- 神经垂体激素实际上是由下丘脑的神经分泌细胞合成的，经下丘脑-神经垂体束的轴浆流输送至神经垂体储存，所以神经垂体是下丘脑的延续部分；
- 垂体激素可通过循环血液、脑脊液或垂体-门脉系统的逆向血流与扩散，反馈作用于下丘脑甚至更高级神经中枢。由此可见，在下丘脑和垂体间形成了由神经联系和体液联系的神经-内分泌调节系统。
以上的神经-内分泌联系、自主神经-内分泌联系、内分泌-内分泌联系和内分泌-旁分泌联系都是通过神经递质/神经调质和旁分泌激素的中介作用完成的，形成许多复杂的调节网络。例如，旁室核可分泌TRH、CRH、AT-2、神经肽Y（NPY）、VIP、胆囊收缩素（CCK）、NO、催产素、γ-氨基丁酸（GABA）、心钠素（ANF）、蛙皮素（bombesin）、多巴胺（dopamine）、脑啡肽（enkephalin）、IL-1、生长抑素（somatostatin）、加压素（vasopressin）等20多种激素，但绝大多数的功能仍欠明了。
褪黑素是昼夜节律的主要起搏信号
从组织学上看，松果腺（pineal gland）来源于第三脑室底部，是一种具有激素（褪黑素，melatonin）分泌和室周器双重功能的组织。室周器细胞是一种光感接受细胞（photoreceptive cells），从而使视觉和脑神经昼夜活动与松果腺紧密联系了起来。褪黑素的作用十分广泛，对机体的生殖系统、内分泌系统、生物节律、免疫系统、中枢神经系统和许多代谢过程等都有调节作用。松果腺疾病主要由肿瘤引起，多表现为性腺功能障碍与性早熟（详见此处及其后续篇章）。
用AVP抗体检测发现，下丘脑以外的其他神经中枢也含有大量的AVP神经纤维，因此AVP又是神经递质。目前认为，除经典的视上核/室旁核（PVN/SON））外，还有四组其他AVP调节系统：
- 自终纹状核发出AVP神经纤维管理GnRH分泌，且男女性的结构特征不同；
- 自室旁核中部发出AVP神经纤维调节自主神经与内分泌功能；
- 自视上核发出AVP神经纤维参与昼夜节律的调节；
- 视上核AVP神经元具有内源性生物钟起搏点的功能。
昼夜节律一方面是由视上核“中枢性生物钟（central clock）”控制的；另一方面，下丘脑以外的脑组织和外周神经信号又组成“周围性生物钟（peripheral clock）”。中枢性和周围性生物钟都是由生物钟基因（clock genes）表达产物决定的，以调节人体的昼夜节律活动。人体昼夜节律活动的标志物主要有褪黑素、皮质醇和深部体温。休息-活动与睡眠-觉醒的周期性变化由视上核内源性昼夜节律控制。视上核病变引起昼夜节律紊乱。光处理（phototherapy，light therapy）可刺激视上核，似乎能达到治疗睡眠-觉醒紊乱的目的。
下丘脑是生物钟节律的主导中枢
生物钟基因具有两种主要作用，一是管理昼夜节律，二是适应食物摄取。事实上，昼夜节律调节系统是分级的；主导生物钟（master clock）位于视上核，光是主导生物钟的最重要调定物；次要生物钟位于脑组织的其他部位和外周组织。主导生物钟和次要生物钟又相互配合，以组织特异和时间特异方式调节多种相关基因（生物钟基因，biologic clock genes）的表达，以适应内外环境的变化。近年发现，许多核受体（如糖皮质激素受体、PPARγ受体、雌激素受体等）可影响昼夜节律的核心反馈环（core feedback loop）功能。
食物预期（food-anticipatory activity，FAA）和食物获取兴奋（food-entrained oscillator，FEO）与生物钟基因表达有关，可能包括3个过程：
- 视上核神经元每24小时的波动性电兴奋维持食物获取兴奋的基础水平；
- 食物驱使下丘脑以外的相关神经元生物钟基因和代谢相关基因表达；
- 食物获取兴奋的本质属于尚未明了的神经网络。（刘炜龙兆丰）
