Les symptômes neurologiques associés à la maladie de Lyme sont multiples et variés. On retrouve par exemple des maux de tête, des acouphènes, une fatigue intense ou encore des troubles du sommeil. Une atteinte neurologique grave peut aussi être observée : l'encéphalopathie lymeuse chronique qui se manifeste par des troubles cognitifs ou du comportement. Enfin, dans les cas graves, on constate également une inflammation cérébrale et/ou méningée qui entraînent alors des symptômes neurologiques plus intenses et durables.