神经系统症状是急性菌痢最常见的肠道外表现。过去都认为是由志贺氏菌的内外毒素所引起。但近年发现，从出现神经系统症状的中毒型菌痢患者中分离所得的菌株并不产生志贺氏毒素，同时在患者的脑脊液中也未发现志贺氏菌的毒性产物或志贺氏内外毒素。

有人从表现有神经症状的毒痢住院患者中分离到5株福氏与宋内氏志贺菌，用3氢胸苷标记Hela细胞做细菌的细胞毒活性，证明纯化的志贺氏毒素的抗血清并不能中和粪便滤液和细菌的细胞毒活性；用去氧核糖核酸杂交技术显示这些志贺氏菌株也不存在志贺氏毒素的结构基因。从5株菌所产生的细胞毒素也不同于已知的志贺氏毒素I和Ⅱ。而用这些细胞毒素活性物质注入小鼠腹腔可导致昏睡、竖毛和死亡；煮沸30分钟可使细胞毒失活，胰蛋白酶处理可使细胞毒素丧失80%。并证明细胞毒素是—种分子量为100一125千道尔顿的蛋白质。它在急性菌痢，特别是中毒型菌痢产生神经系统症状中可能起重要作用。