Thyroxin (T4) kann die Blut-Hirn-Schranke passieren, allerdings geschieht dies in begrenztem Umfang. Im Gehirn wird T4 dann in das aktivere Hormon Triiodthyronin (T3) umgewandelt, welches eine wichtige Rolle bei der Regulation des Stoffwechsels und der Entwicklung des Nervensystems spielt.