Nevroendokrine celice, znane tudi kot nevrosekretorne celice, so specializirani nevroni, ki se na signale drugih nevronov odzivajo s sproščanjem hormonov v kri. Po prejemu nevronskega signala večina nevronov prenaša električne signale na druge nevrone ali na določene dele telesa. Nevroendokrine celice so drugačne, ker sproščajo kemične signale v obliki hormonov za pošiljanje informacij po telesu. Te specializirane celice so pomembne, ker, kot je razvidno iz njihovega imena, povezujejo živčni in endokrini sistem. Živčni sistem pošilja električne signale v določene dele telesa za senzorično komunikacijo in za nadzor motorja, medtem ko je endokrini sistem sestavljen iz številnih žlez, ki sproščajo hormone v kri za regulativne namene.
Hipotalamus, majhen, a zelo pomemben del možganov, je ena glavnih točk nevroendokrinega delovanja v telesu. Različni deli hipotalamusa se odzivajo na električne in kemične signale in se odzivajo na najrazličnejše načine s pošiljanjem dodatnih kemičnih ali električnih signalov. Hipofiza in pomembna endokrina žleza, ki je odgovorna za sproščanje številnih pomembnih hormonov, je povezana s hipotalamusom. Hipotalamus vsebuje veliko nevroendokrinih celic, ki sproščajo pomembne regulatorne kemikalije v kri. Nekatere od teh kemikalij dejansko uravnavajo endokrino aktivnost same hipofize.
Spoznanje, da številne kemikalije, ki se sproščajo v kri skozi endokrini sistem, nadzirajo možgani in živčni sistem, je privedlo do nastanka področja nevroendokrinologije. Nevroendokrinologija je področje, ki se ukvarja s preučevanjem nevroendokrinih celic in vseh interakcij med endokrinim in živčnim sistemom. Večje razumevanje teh interakcij je privedlo do popolnejšega razumevanja obeh sistemov. To je pomembno, ker obstaja veliko različnih bolezni in motenj, povezanih z obema sistemoma in interakcijami med njima.
Obstaja na primer več različnih vrst raka, ki prizadenejo nevroendokrine celice v nevroendokrinem sistemu. Nenadzorovana delitev celic, ki jo povzroča rak, lahko povzroči, da nevroendokrine celice sproščajo hormone brez načrta ali centraliziranega nadzora. To nenadzorovano sproščanje signalnih kemikalij vrže kemično ravnovesje v telesu v stanje nereda, kar povzroča številne neprijetne simptome. Takšni tumorji lahko povzročijo pridobivanje ali hujšanje, nihanje razpoloženja, težave s prebavo ali izločanjem ali številne druge težave. Številne različne procese v telesu uravnava ustrezno ravnovesje kemikalij, zato lahko nenadzorovano sproščanje povzroči ogromno težav.