Niezwykle ważnymi, chociaż ilościowo skromnymi, neuronami w mózgu są neurony wykorzystujące w charakterze neuroprzekaźników proste aminy katecholowe: dopaminę i noradrenalinę. Neurony te zgrupowane są w niewielkich obszarach w pniu mózgu, ale ich wypustki sięgają daleko, unerwiając m.in. korę mózgową i hipokamp, obszary ważne dla pamięci i funkcji poznawczych. Zainteresowanie dopaminą i noradrenaliną bierze się stąd, że nawet niewielkie zaburzenia w funkcjonowaniu produkujących je neuronów prowadzą do głębokich zmian w zachowaniu zwierząt i do chorób psychicznych u człowieka. Prawie cała dopamina jest tworzona w strukturze zwanej substancją czarną, a uwalniana głównie w obszarze zwanym prążkowiem. Wydaje się, że nadmierne osłabienie przekazywania bodźców przez te neurony (czyli, jak mówimy, osłabienie transmisji dopaminowej) prowadzi do choroby Parkinsona śmiertelnego, nieuleczalnego, powoli rozwijającego się schorzenia, które zaczyna się od nieznacznych drżeń rąk, a kończy na całkowitym unieruchomieniu pacjenta. Odkrycie, że w mózgu zmarłych na chorobę Parkinsona brakuje dopaminy, skłoniło do prób z podawaniem chorym substancji, z której dopamina może się tworzyć LDOPA. Okazało się, że LDOPA natychmiast przerywa objawy nieleczonej choroby Parkinsona (niestety, na krótki tylko czas). Były to pierwsze odkrycia łączące neurologię z neurochemią.
