Els beneficis de la dieta mediterrània també s’estenen al camp neurològic. Un altre estudi realitzat per investigadors espanyols suggereix que en les persones que segueixen aquests tipus de dieta la incidència de depressió era fins a un 40% menor que a altres països d’Europa del nord, com Alemanya o Noruega. L’oli d’oliva i els greixos omega 3 del peix podrien influir en els neurotransmissors implicats en la depressió (serotonina). Però també s’ha de tenir en compte el fet que a les zones properes al mediterrani hi fa més sol, que segons diversos estudis és un altre factor que redueix la depressió.
A més, la dieta mediterrània assegura una alimentació rica en vitamines i antioxidants. Segons l’estudi SUN de la Universitat de Navarra (Espanya) les persones que prenien la dieta mediterrània arribaven les recomanacions nutricionals de vitamines i minerals, mentre que les que seguien una alimentació diferent tenien menys possibilitats de cobrir els nivells adequats de nutrients i més probabilitats de patir mancances.
Una altra investigació, duta a terme a la regió grega d’Àtica, va mostrar que les persones que seguien la dieta mediterrània i realitzaven una activitat física tenien una major capacitat antioxidant que les que no. Els antioxidants protegeixen el cos de l’acció dels radicals lliures, que són molècules especialment reactives capaces de danyar el cos mitjançant un procés anomenat oxidació. En aquest procés, els radicals lliures ataquen components vitals de les cèl·lules, bloquejant les membranes cel·lulars, impedint els intercanvis normals, danyant els mitocondris (motor energètic de les cèl·lules), tal com ha estudiat el científic espanyol Jaume Miquel i alteren també el material genètic de l’ADN i els teixits. Per tant, els antioxidants són molt importants per al cos.