Il miglioramento delle condizioni di vita ha portato a un costante aumento dell'aspettativa di vita degli esseri umani nella maggior parte dei Paesi. Tuttavia, questo è accompagnato da una maggiore probabilità di soffrire di malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer o il morbo di Parkinson. Purtroppo, le possibilità terapeutiche per curare queste malattie sono finora molto limitate. Molti studi indicano che diversi fattori ambientali contribuiscono all'insorgenza e alla promozione delle malattie neurodegenerative. Ad esempio, è stato discusso il ruolo dell'esposizione ai metalli e dei disturbi dell'omeostasi dei metalli nel cervello. Tuttavia, la maggior parte degli studi si concentra sugli aspetti neurologici e tossicologici, ma non su una caratterizzazione dettagliata delle specie dei metalli coinvolti. Pertanto, la presente rassegna riassume gli effetti neurotossici di alcuni metalli selezionati sull'uomo e si concentra sui contributi dell'analisi della speciazione degli elementi in traccia rilevanti per la ricerca neuroscientifica. Nonostante i progressi della strumentazione e della metodologia di analisi della speciazione, esistono poche applicazioni per matrici come il liquido cerebrospinale, a causa dell'accesso limitato a questi campioni e delle sfide analitiche causate dalle interferenze della matrice, dalle basse concentrazioni e dalla stabilità limitata di molte specie di elementi in traccia di interesse. I metalli neurotossici più importanti, alluminio, piombo, manganese e mercurio, sono esaminati in dettaglio, mentre altri metalli come cadmio, arsenico, bismuto e stagno sono discussi brevemente. I risultati attuali indicano che la conoscenza della speciazione degli elementi in traccia può contribuire a una migliore comprensione del trasporto dei metalli attraverso le barriere neurali e potenzialmente del loro ruolo nei cervelli umani malati.