神經內分泌學（Neuroendocrinology）的概念根源可追溯至 Ernst Scharrer 和 Berta Scharrer（1940s）對「神經分泌」（neurosecretion）現象的發現——神經元可以合成並釋放荷爾蒙到血液中。Geoffrey Harris（1955）隨後建立了下視丘透過門脈系統調控腦垂腺前葉的理論，Roger Guillemin 和 Andrew Schally 因分離鑑定下視丘釋放因子而獲 1977 年諾貝爾獎。
HPA 軸的精密調控
HPA（hypothalamic-pituitary-adrenal）軸是壓力反應的核心神經內分泌迴路。PVN 的 parvocellular CRH 神經元整合來自杏仁核（興奮性）、海馬迴（抑制性）和腦幹核團（如 NTS 傳遞的內臟感覺）的輸入。CRH 透過門脈系統到達前葉的 corticotroph 細胞，經由 CRH-R1（Gs-cAMP 偶合）刺激 POMC 基因表達和 ACTH 分泌。ACTH 到達腎上腺皮質束狀帶，透過 MC2R 啟動類固醇合成級聯，產生皮質醇（人類）或皮質酮（齧齒類）。
負回饋分為三個時間尺度：(1) 快速回饋（秒到分鐘）：非基因組機制，皮質醇與突觸前 glucocorticoid 受體結合，透過內源性大麻素（endocannabinoid）逆行訊號抑制突觸前麩胺酸釋放到 PVN 神經元（Di et al., 2003）；(2) 中間回饋（小時）：基因組機制，GR 活化抑制 CRH 和 POMC 轉錄；(3) 慢速回饋（天到週）：持續高皮質醇導致 CRH 神經元和 corticotroph 的受體下調。
晝夜節律與 SCN
HPA 軸活動呈現強烈的晝夜節律——皮質醇在清晨達到高峰（cortisol awakening response, CAR）。此節律由視交叉上核（SCN）驅動。SCN 是主生理時鐘，其分子機制由轉錄-翻譯回饋迴路組成：CLOCK/BMAL1 異二聚體驅動 Per 和 Cry 基因表達，PER/CRY 蛋白累積後反過來抑制 CLOCK/BMAL1，產生約 24 小時的振盪週期（2017 年諾貝爾獎頒給 Hall、Rosbash 和 Young）。SCN 透過 GABA 能和多肽能（如 AVP、VIP）輸出到 PVN 和其他下視丘核團，將時間訊息傳遞到 HPA 軸、HPT 軸和自主神經系統。
催產素與社會神經科學
催產素（OT）系統近年受到大量關注。PVN 和 SON 的 OT 神經元除了向腦垂腺後葉投射外，還直接投射到中樞（如 VTA、杏仁核和前額葉），以旁分泌方式調節社會行為。Insel & Young（2001）利用田鼠的比較研究揭示了 OT 受體（OXTR）和 vasopressin V1a 受體在伏隔核和腹側蒼白球的表達密度差異與單配偶（prairie vole）vs 多配偶（montane vole）行為的關聯。人類研究顯示鼻內給予 OT 可增加信任行為（Kosfeld et al., 2005）和社會認知，但效果的一致性和臨床轉譯仍有爭議（Walum et al., 2016）。
代謝的神經內分泌調控
下視丘弓狀核（arcuate nucleus, ARC）是能量平衡的感測器。兩群關鍵神經元：(1) NPY/AgRP 神經元（促食）；(2) POMC/CART 神經元（抑食）。來自脂肪組織的瘦體素（leptin）和胰臟的胰島素分別活化 POMC 神經元和抑制 NPY 神經元，傳遞「能量充足」的訊號。胃分泌的飢餓素（ghrelin）活化 NPY 神經元增加食慾。肥胖症常伴隨瘦體素抵抗（leptin resistance）——儘管循環中瘦體素濃度升高，下視丘的訊號傳遞受損（Myers et al., 2010）。
臨床轉譯
- 庫欣氏症候群（Cushing's syndrome）：皮質醇過量——最常見原因為外源性類固醇使用，內源性原因包括 ACTH 分泌型腦垂腺腺瘤（Cushing's disease）。
- 尿崩症（Diabetes Insipidus）：中樞型為 ADH 合成/分泌不足（如垂體手術後），腎源型為腎臟對 ADH 無反應（AQP2 或 V2R 突變）。
- 神經內分泌腫瘤（NET）：源自散在的神經內分泌細胞（如胰島細胞瘤、嗜鉻細胞瘤、類癌），可分泌多種荷爾蒙和胺類導致特徵性症候群。
- 早期生命壓力與 HPA 軸程式化：Meaney 的經典研究（Weaver et al., 2004）顯示母鼠的舔舐和梳理行為透過 epigenetic 機制（GR 基因啟動子的甲基化狀態）永久改變幼鼠的 HPA 軸反應性——高母職照顧 → GR 去甲基化 → GR 表達增加 → 更有效的負回饋 → 較低的壓力反應性。這一表觀遺傳程式化機制為「早期不良經歷影響終生健康」提供了分子解釋。