Als Begleiterscheinung von Infektionen oder Entzündungsprozessen verändern sich vitale, hypothalamisch kontrollierte Funktionen. Hierzu gehören Fieberentwicklung, Hemmung der Futteraufnahme, Verhaltensänderungen ("sickness behavior") und Modifizierung der Aktivität endokriner Achsen. Diese Reaktionen werden durch einen Signaltransfer des aktivierten Immunsystems in das Gehirn vermittelt. Dies geschieht zum einen durch zirkulierende Zytokine (humorale Signale). Diese hydrophilen Proteine können in den mit fenestriertem Kapillarendothel ausgestatteten zirkumventrikulären Organen die Blut-Hirn-Schranke überwinden. Alternativ können durch lokal gebildete Entzündungsmediatoren (Zytokine, Prostaglandine, NO) afferente Fasern des Nervus Vagus oder auch sensorische Hautafferenzen stimuliert werden, die letztendlich zu den vegetativen Zentren des Gehirns projizieren und sich an der Induktion der infektionsbegleitenden Krankheitssysmptome beteiligen (neuronale Signale).

Umgekehrt ist auch das Gehirn in der Lage, die Aktivität des Immunsystems durch durch humorale oder efferente neuronale Signale direkt zu beeinflussen. Beispiele hierfür sind die hemmende Wirkung sympathischer Fasern auf lymphatische Organe oder die immunsupprimierenden Effekte von Glucokorticoiden, die unter den Einfluss des Gehirns (Stress) vermehrt freigesetzt werden.