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对大脑来说，小剂量的锂是一种有恢复作用的滋补品，能够保护神经元（脑细胞的一种），平衡在神经元之间传递信息的神经递质。
平衡神经递质。
锂可以提高调节情绪和行为的神经递质——血清素的水平。锂还可以提高多巴胺的水平。众所周知，多巴胺是一种对改善多动症症状有关键作用的神经递质，多巴胺水平失衡会引发多动和情绪波动。此外，锂可以降低神经递质谷氨酸的水平；如果谷氨酸水平太高，神经元就会受损。锂还可以增强调节神经递质的酶——单胺氧化酶的活性；如果单胺氧化酶水平低，攻击行为就会增多。
保护脑细胞。
兴奋性中毒是神经元受脑内生化物质过度刺激而受损或死亡的过程，锂可以保护神经元，避免其发生兴奋性中毒。锂有助于激活神经营养因子，如滋养和保护神经元的BDNF。此外，锂还可以提高N—乙酰天冬氨酸（成熟神经元的生物标志物）的水平。锂甚至可以增加大脑灰质（神经元细胞体聚集的部位）。然而，锂的作用不止于此。
锂可以影响额叶皮层的基因表达，额叶皮层是大脑中控制攻击行为的区域。锂还可以减少大脑中的神经炎症，神经炎症是引起许多慢性精神障碍的因素之一。最后但同样重要的一点是，锂有助于将维生素B 12 和叶酸转移到神经元中，维生素B 12 和叶酸是大脑和神经系统其他部分保持健康所必需的物质。