Открытие и изучение нейромедиаторов. В начале 20 в. испанский врач и гистолог С. Рамон-и-Кахаль обнаружил зазор между нейронами размером от 20 до 40 нм, который в настоящее время известен как синаптическая щель. Признанное в то время существование химических синапсов (межклеточных контактов между нейроном и клеткой-мишенью), открытых Ч. Шеррингтоном в 1897 г., предполагало связь между нейронами посредством обмена химическими веществами.

Эксперимент Отто Лёви.Эксперимент Отто Лёви.Предполагаемая связь между нейронами была подтверждена немецким фармакологом О. Лёви в 1921 г. в результате серии экспериментов с блуждающими нервами лягушки. По завершении экспериментов Лёви утверждал, что симпатическая регуляция сердечной функции может быть опосредована изменениями концентраций химических веществ. Полученное «замедляющее вещество» Лёви назвал Vagustoff (cубстанцией блуждающего нерва), или парасимпатином, а «ускорительное вещество» – симпатином.

На данный момент Vagustoff описан как гормон ацетилхолин, который был открыт еще в начале 20 в. Г. Дейлом, обнаружившим его в экстракте спорыньи. Дейл указывал на то, что действие ацетилхолина на организм очень схоже с электрическими импульсами.

В 1936 г. Лёви и Дейл получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов.

После открытия возможности химической передачи сигнала в нервной системе исследования в этой области значительно интенсифицировались. Особый интерес представляли открытия новых медиаторов нервных сигналов и поиск новых функций уже известных химических веществ.

Предшественник ацетилхолина – холин – был открыт в 1849 г. немецким биохимиком А. Штреккером, который впервые выделил его из жёлчи свиней. В 1952 г. английские физиологи П. Фатт и Б. Кац предположили, что ацетилхолин выделяется из пресинаптических мембран постоянными порциями – квантами. В 1955 г. Э. де Робертис и Г. С. Беннетт выдвинули предположение о существовании синаптических везикул. Эти открытия положили начало квантово-везикулярной гипотезе, объясняющей цикл нейромедиаторов.

Глутаминовая кислота (глутамат) открыта в 1866 г. немецким химиком К. Г. Риттхаузеном, а неромедиаторная роль данного соединения стала известна лишь в конце 1950-х гг. благодаря исследованиям Д. Кёртиса и Дж. Уоткинса.

В 1950 г. в нервной ткани (головном мозге) найдена гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Это открытие независимо друг от друга совершили американские нейрофизиологи Ю. Робертс и Дж. Авапара, посчитав, что основной функцией ГАМК является участие в метаболизме. Нейромедиаторная роль ГАМК была показана только в 1960-х гг.

В 1953 г. сотрудники Кливлендской клиники И. Пейдж и Б. Твэрог обнаружили гормон серотонин в ЦНС. Ранее в научном сообществе существовало мнение о роли серотонина в функционировании только периферической нервной системы. В 1957 г. Дж. Гаддум впервые получил сведения о серотониновых рецепторах.

Важная для циклов дофамина и норадреналина аминокислота-предшественник L-диоксифенилаланин (ДОФА, l-3,4-dihydroxyphenylalanine, L-DOPA) впервые синтезирована К. Функом в 1911 г., а в 1938 г. П. Хольц открыл фермент L-DOPA-декарбоксилазу. Основной вклад в исследование роли дофамина внёс П. Грингард, который занимался изучением этого нейромедиатора в течение 20 лет (с конца 1960-х до середины 1980-х гг.), за что в 2000 г. получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия, связанные с передачей сигналов в нервной системе.