Витамин D е жизненоважен за развитието на допаминергичната система в началото на живота и за допаминовото сигнализиране през целия живот. Витамин D (калцитриол) е мастноразтворим хормон или “невростероид”, който може да премине кръвно-мозъчната бариера.
ЦНС може също да синтезира свой собствен витамин D. Той играе решаваща роля в клетъчната диференциация, пролиферация, калциево сигнализиране, невропротекция и синаптогенеза. Рецепторите за витамин D се намират на повърхността на хромафиновите клетки на надбъбречната медула. Свързването на витамин D с тези рецептори повишава експресията на тирозин хидроксилаза (ограничаващ скоростта ензим за синтеза на допамин) и освобождаването на катехоламини (допамин, норепинефрин и др.)
Допаминовите неврони на substantia nigra имат много висока експресия на рецептора на витамин D. Тези неврони също показват високи нива на CYP27B1, ензимът, който превръща 25(OH)D3 в активния хормон 1,25(OH)2D3 (калцитриол). Болните от паркинсон, показват по-ниски нива. Експресията на рецептора на витамин D в развиващия се среден мозък изглежда съвпада с времето на развитие на допаминовите неврони. Въпреки че тези данни са за гризачи, разпределението на рецептора на витамин D при гризачи е много подобно на това при хората. Изчерпването на витамин D при модели на гризачи води до смърт на допаминовите неврони. Обратно, добавянето на витамин D предпазва допаминовите неврони в substantia nigra.
Витамин D е важен за развиващия се мозък, както и за дейността на зрелия мозък. Изчерпването на витамин D се свързва с няколко различни неврологични заболявания, включително болестта на Паркинсон. Тази връзка е направена преди повече от 20 години. В модели на невродегенерация (при гризачи), активната хормонална форма на витамин D предпазва от и в някои случаи облекчава специфична за болестта патология. Например, острото приложение демонстрира защита на допаминовите неврони в различни модели на болестта на Паркинсон (чрез повишаване на активността на тирозин).