A kemo- és sugárterápia egyik kevésbé ismert hosszú távú mellékhatását a központi idegrendszerre fejtheti ki. 2005-ben egy tanulmány 702 65-évnél idősebb ráktúlélő mentális állapotát hasonlított össze ugyanezen embereknek testvérpárjaival. A kutatók arra a következtetésre jutotottak, hogy ráktúlélők fokozottan veszélyeztetettek a mentális rendellenességek hosszú távú kialakulásával. A rák- túlélők 14,5%- ának volt mentális rendellenessége, míg rákban nem szenvedő testvéreiknek 8,7%-át sújtotta ez a probléma. A kutatók javasolják, hogy a megfelelő kezelések kiválasztásában ezzel a rizikóval is számolni kell. A közvetlen agyi besugárzás súlyos agyi mellékhatásai közismertek. A kemoterápia agykárosító hatásának mechanizmusáról viszont csak a múl két évvel ezelőtt jelent meg egy részletes tanulmány. A károsító mechanizmusok megismeréséhez először be kell pillantanunk az utóbbi 10 –év agykutatás vonatkozó eredményeibe. Az agykutatás legmakacsabb 20. századi dogmája, miszerint a kifejlődött agyban már nem fejlődnek új agysejtek, az utóbbi egy évtizedben megdőlt. Legalább a hippokampuszban (gyrus dentatus) és az un. szubventrikuláris zónában folyamatos agysejt fejlődés történik, az emberi élet végéig. A fejlődő agysejtek egy része a hippokampuszban túlél, működőképes lesz és integrálódik a már meglévő agysejt hálózatba. Az új sejtek a hippokampusz un. „szűk keresztmetszetében” foglalnak helyet, és így döntően befolyásolhatják a memória és gondolkodásközpont működését. Amennyiben az új neuronok keletkezését gátolják, súlyos mentális problémák alakulhatnak ki, pl. depresszió, elmefogyatékosság, dementia, skizofrénia. A neuronok fejlődésének elősegítése javíthatja a hangulatot és a kognitív teljesítőképességet. A hippocampuszban osztódó őssejtek az agysejtek között a legsérülékenyebbek, maradandó sérülésük súlyos mentális, pszichikai fejlődési rend- ellenességekhez vezethet. Egy 2006-os tanulmány – állatkísérleteket is felhasználva - arra a következtetésre jut, hogy a kemoterápia alkalmazása is súlyosan károsíthatja a neurális őssejteket a hippokampuszban. Az emlődaganatokban szenvedők - akik szokásos kemoterápiás dózist kaptak – 18%-a kognitív károsodásban szenved a kezelések után. Magas dózisú kemoterápiát kapott emlődaganatosok több mint 30%-a két évvel kezelések után hasonló problémákkal küzd. A kemoterápiás szerek károsíthatják az érett agysejteket is, de valószínű, hogy a legjelentősebb károkat az agyi őssejtek pusztításával okozzák. A tünetek között megemlítik a koncentrációzavart, a mentális flexibilitás sérülését, az információ feldolgozás sebességének lassulását, a vizuális memória és a motorikus funkciók zavarát. Gyermekkorban kemoterápiát kapott hosszú távú túlélőknél a depresszió előfordulásának valószínősége nőtt meg a kemoterápia intenzitásának függvényében. Potenciális védelmet az sugárzás ellen, pl. a lithium is nyújthat.

Egy gyógygomba hatóanyagtípusról is megállapították, hogy képes az agysejtek védelmére és elősegíti az agy őssejtjeinek differenciálódását, ami azzal is összefüggésben lehet, hogy a gerincvelő vérképző funkcióját is erősíti. A Süngomba/cseppkőgomba kivonat elősegíti az agyban képződő új agysejtek túlélését. In vivo állatkísérletekben speciális gyógygomba kivonatot fogyasztó nagy dózissal besugárzott állatok túlélési ideje jelentõsen növekedett. Az apigeninről kimutatták, hogy az erősíti a kemo- és sugárterápia rákellenes hatását. A gyógygomba és apigenin kivonatoknak nem csak rákellenes hatása fontos, hanem azok a kemo és sugárterápia mellékhatásait csökkentő hatása sem elhanyagolható.