5-羥色胺（5-HT）能神經元位于腦干中縫核和網狀結構的相鄰細胞翼，廣泛投射至中樞神經系統的每一主要亞結構，其中釋放的5-HT靶向14種不同的受體類型。在背側中縫核（DRN）中5-HT神經元占所有神經元的三分之二，且提供了前腦約70%的5-HT。5-HT能神經元不僅可以釋放5-HT（又稱血清素）作為神經遞質，同時也釋放谷氨酸。三種谷氨酸囊泡轉運體VGluTl，VGluT2以及VGluT3負責轉運谷氨酸到突觸囊泡里，其中的VGluT3在5-HT能神經元中呈高表達。

所有5-HT神經元的特征是生物合成5-HT。5-HT在化學上屬吲哚胺類化合物，由吲哚和乙胺兩部分構成。生物合成是以色氨酸為前體，經過色氨酸羥化酶（TPH）和5-羥色胺酸脫羧酶的作用生成的。色氨酸羥化酶2（TPH2）和芳香族氨基酸脫羧酶（AADC）是直接催化大腦5-HT合成的兩種末端效應物。5-HT神經傳遞需要再攝取和囊泡轉運活動。高親和力5-HT轉運蛋白（SERT，SLC6A4）用于5-HT再攝取，囊泡單胺轉運蛋白2（VMAT2，Slc18a2）用于裝載囊泡。5-HT合成、再攝取和囊泡轉運的共同末端效應物一起構成了一組5-HT途徑蛋白，其激活賦予5-HT型遞質同一性。PET1除了在5-HT神經元出生時控制5-HT途徑基因的誘導外，它還可能直接控制支持5-HT神經元成熟的基因表達軌跡。