Biến chứng thần kinh do TCM gây ra có thể viêm não, viêm thân não, viêm não tủy, viêm màng não, liệt mềm cấp [22], [28], [60].
Biến chứng bệnh TCM thường xẩy ra sớm và nhanh chóng, biến chứng thần kinh thường xẩy ra vào ngày thứ hai của bệnh, biến chứng hô hấp tuần hoàn thường vào ngày thứ ba của sốt[19]. EV71 có khuynh hướng gây ra biến chứng thần kinh trong giai đoạn cấp nhưng CA16 không gây ảnh hưởng này. Đã có nhiều nghiên cứu về biến chứng thần kinh của EV71 đều cho thấy bệnh để lại di chứng nặng nề hoặc tử vong[5], [11], [42], [47], [57].
Viêm não là một quá trình bệnh lý viêm xẩy ra ở tổ chức nhu mô não do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra. Trên lâm sàng bệnh thường khởi phát cấp tính với hội chứng não cấp và rối loạn chức năng hệ thần kinh trung ương với nhiều mức độ khác nhau [4]. Khác với các viêm não khác, tổn thương viêm não trong bệnh TCM do EV71 thường khu trú ở vùng thân não là trung khu hô hấp-tuần hoàn nên trẻ thường biển hiện bệnh cảnh suy hô hấp-tuần hoàn sau tổn thương thần kinh và không bị rối loạn ý thức nặng hoặc không có rối loạn ý thức [12], [32].
Viêm màng não do EV71 thường biến đổi dạng viêm màng não nước trong, ít gặp trong bệnh cảnh TCM và thường lành tính, khỏi hoàn toàn không để lại di chứng trong vòng 1 đền 2 tuần.
Ngoài ra EV71 còn gây bệnh lý thần kinh khác như hội chứng liệt mềm kiểu Guillain-Barre, viêm tủy cắt ngang, co giật do sốt, hội chứng tăng áp lực nội sọ lành tính, hội chứng giật cơ mắt-giật cơ (opsoclonus-myoclonus syndrome) [5], [28], [46].
Hội chứng liệt mềm kiểu Guillain-Barre: bệnh nhân xuất hiện liệt mềm ưu thế gốc chi hơn ngọn chi, giảm hoặc mất phản xạ gân xương. Khảo sát điện sinh lý thấy có tình trạng mất myelin ở nhiều rễ thần kinh. Xét nghiệm DNT protein tăng khá cao. Tình trạng liệt phục hồi chậm có thể trong nhiều tháng, thường tay hồi phục tốt hơn chân.
Viêm tủy cắt ngang: bệnh nhân liệt đồng thời cả hai chi dưới hoặc tứ chi. Khám thấy tổn thương tương ứng khoanh tủy nhất định. Nếu tổn thương đốt tủy cao có thể rối loạn trầm trọng về hô hấp, tuần hoàn và tử vong nếu không hồi sức tốt. Chụp cộng hưởng từ thấy tổn thương tủy cắt ngang.
Lâm sàng biến chứng thần kinh của bệnh TCM khá phong phú, biểu hiện ở nhiều mức độ khác nhau [1], [13]. Rung giật cơ (myoclonic jerk, giật mình chới với) thường từng cơn ngắn 1-2 giây, chủ yếu ở tay và chân, dễ xuất hiện khi bắt đầu giấc ngủ hay khi cho trẻ nằm ngửa. Tăng trương lực cơ (biểu hiện duỗi cứng mất não, gồng cứng mất vỏ) là biểu hiện rất nặng của bệnh. Rối loạn ý thức nhiều mức độ từ ngủ gà, lừ đừ, đến hôn mê, co giật. Co giật, hôn mê là dấu hiệu nặng, thường đi kèm với suy hô hấp, tuần hoàn. Co giật không phải là biểu hiện nổi bật ở trẻ TCM biến chứng viêm não. Các rối loạn về chức năng thăng bằng như bứt rứt, giật mìnhchới với, đi loạng choạng, run chi, mắt nhìn ngược. Dấu hiệu giật mình chới với gặp 100% trẻ tử vong [3]. Rung giật nhãn cầu, yếu, liệt chi (liệt mềm cấp) ít gặp, liệt dây thần kinh sọ não.Trong
bệnh TCM ít gặp liệt dây thần kinh sọ và không ghi nhận được bệnh nhân nào liệt nửa người [19], [20], [22]. Theo nghiên cứu của viện Nhi Đồng I năm 2007 trong số 448 trường hợp có biến chứng thần kinh chỉ có 2 trẻ bị liệt dây thần kinh sọ và cả hai trẻ đều có biểu hiện viêm thân não với biến chứng tim, phổi nặng kèm theo [7].Rối loạn thần kinh thực vật thường xuất hiện trước khi có biến chứng về hô hấp, tuần hoàn, gồm các triệu chứng như vã mồ hôi, da ẩm, tăng nhịp tim, tăng nhịp thở và huyết áp tăng [57].