Postoje brojne studije koje ukazuju na povezanost između smanjenja funkcije melatonina i simptoma demencije. Statistička analiza (metaanaliza) provedena je u okviru ovog Cochrane sustavnog pregleda s podacima iz tri randomizirana, placebo kontrolirana istraživanja koja su bila ustrojena za procjenu melatonina u zbrinjavanju kognitivnih promjena povezanih s demencijom. Iz dva od ovih istraživanja podaci su također združeni radi procjene melatonina u zbrinjavanju poremećaja raspoloženja i ponašanja. Značajno poboljšani ishodi su pronađeni metaanalizom psihopatološkog ponašanja i rezultata procjene raspoloženja. Melatonin može biti učinkovit u liječenju psihopatoloških poremećaja ponašanja povezanih s demencijom. Nisu nađeni dokazi koji bi podupirali učinkovitost melatonina u liječenju kognitivnog oštećenja.