ซิติโคลีน โซเดียม ใช้อย่างแพร่หลายในการรักษาอาการบาดเจ็บที่สมองและความผิดปกติทาง认知 โดยช่วยฟื้นฟูการทำงานของสมองหลังจากโรคหลอดเลือดสมอง (stroke) ด้วยการเสริมสร้างการซ่อมแซมเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทและเพิ่มระดับสารสื่อประสาท เช่น อะเซทิลโคลีน และโดพามีน ทำให้มีประสิทธิภาพในการปรับปรุงความจำ ความสนใจ และประสิทธิภาพทาง认知โดยรวมในผู้ป่วยภาวะสมองเสื่อมหรือการเสื่อมถอยทาง认知ที่เกี่ยวข้องกับอายุ เช่น โรคอัลไซเมอร์ นอกจากนี้ยังใช้บำรุงระบบประสาทและสมองในผู้ป่วยที่มีภาวะสมองเสื่อมหรือความจำเสื่อม

นอกจากนี้ ซิติโคลีน โซเดียม ยังใช้ในการจัดการโรคต้อหินโดยปรับปรุงการทำงานของเส้นประสาทตาและการไหลเวียนเลือดไปยังดวงตา รวมถึงรักษาปัญหาด้านการมองเห็นที่เกิดจากความผิดปกติของเส้นประสาทตา ในทางการแพทย์กีฬา บางครั้งใช้เพื่อลดความรุนแรงของการถูกกระแทกที่สมอง (concussion) และช่วยฟื้นตัวเร็วขึ้นจากบาดเจ็บสมอง คุณสมบัติปกป้องเซลล์ประสาทยังมีประโยชน์ในการรักษาโรคเสื่อมถอยของระบบประสาท เช่น โรคพาร์กินสัน โดยรวมแล้ว สารนี้มีบทบาทสำคัญในการสนับสนุนสุขภาพสมองและระบบประสาทในหลายด้าน รวมถึงฟื้นฟูหลังบาดเจ็บที่ศีรษะหรือโรคหลอดเลือดสมอง โดยช่วยเพิ่มการไหลเวียนเลือดไปยังสมองและกระตุ้นการสร้างสารสื่อประสาท