Neurotransmitatorul reprezinta o substanta fabricata de celula nervoasa care, eliberata in spatiul sinaptic ca raspuns la o stimulare (electrica, mecanica, chimica), are un efect specific asupra unei alte celule. r6s12sv
In sistemul nervos, aceasta celula este neuronul, dar la periferie, ea poate fi reprezentata de catre o celula efectoare. Neuronii sau anumite grupe neuronale utilizeaza numai un singur transmitator (legea lui Dale). Ulterior s-a constatat existenta unei co-transmiteri la nivel neuronal, adica posibilitatea existentei in aceiasi neuroni a doi sau chiar trei neurotransmitatori.
In creier au fost identificati si receptori pentru unii neurohormoni, existind astfel posibilitatea eliberarii acestora in circulatia periferica prin bucle feedback. Receptorii au fost gasiti si la nivelul butonului presinaptic, care are rolul de a regla cantitatea de neurotransmitatori eliberata. Astfel, actiunea neurotransmitatorilor, considerata a fi de scurta durata, este modulata de catre alte substante care se numesc neuromodulatori. Acestia provoaca modificari de lunga durata ale tonusului sinaptic, modulind astfel mediul inconjurator in vederea actionarii altui neurotransmitator.
Prin urmare, utilizarea traditionala a structurilor anatomice ca unitati functionale nu a fost inlocuita, dar acelasi comportament se afla sub dependenta atit a unui substrat anatomic, cit si a unuia neurochimic. Creierul poseda neuroni si neurotransmitatori, astfel incit orice comportament are la baza componente anatomice si componente neurochimice.
Caile anatomice cerebrale interconectate sunt definite nu numai de structura lor anatomica, ci si de transmitatorii lor sinaptici. O anumita cale nervoasa inglobeaza mii de axoni ce pleaca de la nucleii trunchiului cerebral catre regiunile creierului anterior. In traiectul lor catre creierul anterior, acesti axoni emit diverse colaterale care se indreapta catre structurile vecine. Neuronii respectivi elibereaza acelasi neurotransmitator la fiecare din cele peste o mie de terminatii sinaptice.
Neurochimistii au descoperit ca toti neuronii ai caror corpuri celulare se aduna la un loc in trunchiul cerebral si ai caror axoni formeaza o anumita cale, utilizeaza acelasi neurotransmitator. Astfel se poate identifica un mare numar de cai neuronale ascendente formate din axoni care pornesc de la grupele celulare ale trunchiului cerebral si ajung la nivelul creierului anterior. Diferentierea cailor respective se bazeaza pe identificarea precisa a originii si terminarii lor, precum si pe stabilirea neurotransmitatorului pe care il folosesc.

Acetilcolina (ACH) este transmitatorul principal utilizat de neuronii motori ai maduvei spinarii si transmitatorul tuturor neuronilor autonomi preganglionari si ai neuronilor parasimpatici postganglionari. La nivelul SNC este gasit in cantitati destul de mari la nivelul nucleului caudal si al hipotalamusului, precum si in sistemul colinergic ascendent care defineste inervatia talamusului, striatului, cerebelului, sistemului limbic si a cortexului cerebral.
Activitatea colinergica se reflecta asupra trezirii corticale si comportamentale. Trezirea corticala se gaseste sub dependenta ACH. Sistemul reticulat ascendent mareste activitatea cailor colinergice ascendente prin eliberarea unei cantitati sporite de ACH la nivelul punctelor de contact cu cortexul cerebral. Lezarea formatiunii reticulate reduce cantitatea de ACH eliberata la nivel cortical (duce la adormirea individului).

Serotonina (5 hidroxitriptamina sau 5HT) este un neurotransmitator care face parte din categoria aminelor neurotransmitatoare, in care mai intra dopamina si noradrenalina. Cantitatea cea mai mare de serotonina se afla la nivelul trunchiului cerebral, in nucleii rafeului (rafeul este o incrucisare de fibre nervoase pe linia mediana a trunchiului cerebral), de la care pleaca fibre ascendente si descendente care influenteaza multe arii din creier, in special neocortexul, sistemul limbic, talamusul si hipotalamusul. Corelatele comportamentale ale sistemului serotoninic au fost mai putin studiate, datorita lipsei medicamentelor specifice pentru blocarea sau stimularea sistemului. Majoritatea studiilor s-au efectuat folosind medicamente sau leziuni care produc cresteri sau scaderi enorme ale concentratiei generale de serotonina. In acest mod s-a constatat rolul de control al serotoninei asupra somnului cu unde lente.
Leziunile de la nivelul rafeului sau injectarea unor substante care diminua cantitatea de serotonina cerebrala ii fac pe sobolani mai explorativi, mai hiperactivi si eventual hiperagresivi. Aceste date sugereaza ca serotonina mediaza inhibarea comportamentala. Cresterea cantitatii de serotonina duce la realizarea unui comportament mai scazut. Injectarea de serotonina mimeaza actiunea medicamentelor anti-anxioase.

Noradrenalina (NA) este un transmitator postganglionar al neuronilor simpatici, dar in creier neuronii care o utilizeaza si o sintetizeaza cel mai mult se afla in trunchiul cerebral. Neuronii ascendenti influenteaza cortexul cerebral, sistemul limbic si hipotalamusul. Se crede ca NA cerebrala este implicata in reglarea functiilor cognitive pe calea cortexului cerebral, a functiilor afective prin intermediul sistemului limbic, a functiilor endocrine si autonome (ale sistemului nervos vegetativ) prin intermediul hipotalamusului.
NA cerebrala mediaza excitarea, fapt demonstrat cu ajutorul agonistilor (substante care lucreaza in acelasi sens cu o alta, opusul antagonistilor) noradrenalinei, care in general au efecte stimulatoare. Diminuarea cantitatii de NA cu aproximativ 70-80% din normal nu impiedica achizitionarea de modele motorii noi, chiar dificile. Prin urmare, NA are un rol important in procesul de invatare. S-a mai afirmat ca acest neurotransmitator contribuie la alegerea stimulilor importanti pe care ii considera demni de o analiza ulterioara. Implicarea NA in functia hipotalamica este mai certa.

Dopamina (DA). Exista trei cai majore ale DA. Prima porneste de la nivelul substantei negre din mezencefal si ajunge pina la corpul striat din ganglionii bazali, iar o extensie a acestei cai inerveaza si nucleul amigdaloid. A doua cale porneste de la corpii celulari din apropierea substantei negre si se termica in tuberculul olfactiv. Terminalele dopaminice din cortex sunt probabil extensii ale aceleiasi cai mezencefalice. A treia cale este formata dintr-o colectie densa de corpi celulari ai dopaminei care se gasesc in hipotalamus.
In mod normal, DA inhiba eliberarea de prolactina din lobul anterior al glandei pituitare. Medicamentele care blocheaza DA produc o crestere imediata a nivelului de prolactina. Caile nigro-striate si mezencefalo-limbico-corticale au o comportare mai complexa. Prima, anume sistemul nigro-striat este reprezentat printr-un tract bine definit din punct de vedere anatomic, care porneste de la substanta neagra si ajunge pina la corpul striat. De multi ani, el este cunoscut si implicat in boala Parkinson. La bolnavii decedati din cauza bolii Parkinson s-a constatat o degenerare marcata a substantei negre si a striatului, precum si scaderea cantitatii de dopamina. Ca majoritatea structurilor cerebrale, tractul nigro-striat este reprezentat bilateral. Majoritatea medicamentelor anti-schizofrenice sunt antagonisti ai DA. Data fiind asocierea intre pierderea DA nigro-striate si parkinsonism, este de asteptat ca blocantii DA sa produca la oameni parkinsonism. Asadar, medicamentele anti-schizofrenice produc in mod consistent efecte secundare de boala Parkinson.
Axonii de dopamina care urca de la substanta neagra formeaza sinapse in striat pe neuronii colinergici (care controleaza acetilcolina). DA eliberata din terminatiile parasimpatice actioneaza in mod normal pentru a inhiba acesti neuroni colinergici. In parkinsonism sau in cazul blocarii DA de catre medicamentele anti-psihotice (neuroleptice), activitatea caii nigro-striate este redusa, iar neuronul colinergic nu mai este inhibat. Prin urmare, simptomele extrapiramidale sunt produse de neuronii colinergici supra-activi din striat si mai ales din nucleul caudal. Implicarea caii nigro-striate in functiile motorii extrapiramidale este acum bine stabilita, deoarece ea intervine si in alte componente, cum ar fi deglutitia.