三氯蔗糖作为人工甜味剂，目前尚无明确证据表明其正常使用会对人体神经系统造成直接损害。国际食品安全机构评估认为，在推荐摄入量范围内，三氯蔗糖是安全的食品添加剂。
现有研究表明，三氯蔗糖在人体内代谢率极低，约85%不被吸收而直接排出体外，剩余部分经肠道菌群分解后代谢产物也无明显神经毒性。动物实验中，只有在超过人体每日允许摄入量数百倍的高剂量情况下，才观察到实验动物出现行为学改变，但这种剂量远超日常饮食摄入水平。部分个案报道的头痛、眩晕等主观症状，多与个体敏感性差异相关，缺乏大规模临床研究支持。
长期过量摄入任何人工甜味剂都可能打破肠道菌群平衡，而肠脑轴紊乱理论提示这可能间接影响神经系统功能。建议每日摄入量不超过每公斤体重5毫克，按60公斤体重计算每日不超过300毫克。特殊人群如苯丙酮尿症患者需注意产品成分表，孕妇、哺乳期妇女及儿童建议优先选择天然甜味剂。若出现食用后持续不适，应及时停用并咨询营养科医师。