Paprastai veikdami kaip cheminiai pasiuntiniai tarp nervų ląstelių ir smegenų bei kūno, neuromediatoriai gali reguliuoti neurologinį aktyvumą, nuotaiką ir miego modelius. Kai kurie sukelia reakcijas, o kiti slopina signalus; įvairūs pasiuntiniai, judantys per neuronų sinapses, gali reguliuoti kitus neurotransmiterius arba gaminti reikalingus. Jo trūkumas ar perteklius gali sukelti fizinių ir psichologinių problemų. Neuromediatorių tyrimas, dažnai atliekamas naudojant kraujo ar šlapimo mėginį, paprastai nustato cheminių pasiuntinių, moduliuojančių junginių arba pirmtakų medžiagų kiekį. Jis dažnai atliekamas žmonėms, sergantiems tokiomis ligomis kaip nemiga, nerimas, depresija, taip pat dėmesio trūkumo sutrikimas (ADD).
Neurotransmiteriai arba endogeninės cheminės medžiagos paprastai siunčiamos iš smegenų į likusį kūną per kraują. Todėl juos galima rasti atliekant kraujo tyrimą, bet dažnai juos išfiltruoja inkstai, todėl neuromediatorių tyrimas dažnai nustato perteklių per šlapimo mėginį. Laboratorijos mokslininkai gali analizuoti šiuos mėginius, kad nustatytų trūkumus ar perkrovas, taip pat ieškoti maistinių medžiagų ir hormonų disbalanso, kuris kartais turi įtakos gamybai.
Yra testų, kuriais galima ieškoti slopinančių neurotransmiterių, kurie dažnai reguliuoja kitas chemines medžiagas, lygius. Tai paprastai nuramina žmogų ir leidžia jam miegoti bei būti mažiau agresyviam. Pavyzdžiui, agmatinas, kuris gali neutralizuoti glutamato įtaką; tai yra vienas iš pagrindinių sužadinančių junginių smegenyse, kuris dažnai kontroliuoja smegenų veiklą, mokymąsi ir atmintį. Tačiau glutamato perteklius gali sunaikinti nervų ląsteles, o nenormalus kiekis dažnai pastebimas sergant įvairiomis neurologinėmis ligomis. Sužadinamųjų cheminių medžiagų neuromediatorių tyrimas paprastai yra svarbus, kai kas nors patiria smegenų traumą, hipoglikemiją arba pasireiškia tokių ligų kaip Parkinsono ar Alzheimerio ligos simptomai.
Dopaminas yra cheminė medžiaga, kuri paprastai kontroliuoja centrinę nervų sistemą, taip pat širdies ir kraujagyslių bei inkstų funkciją. Paprastai tai padeda reguliuoti ir kitus hormonus. Neuromediatorių tyrimas dažnai yra svarbus norint nustatyti šios cheminės medžiagos, taip pat epinefrino ar adrenalino, į kurį jis gali virsti, kiekį. Dopaminas taip pat susidaro iš tirozino, aminorūgšties, todėl mažas neuromediatoriaus kiekis kartais siejamas su baltymo trūkumu.
Neutrotransmiterių tyrimai taip pat atliekami naudojant tokias chemines medžiagas kaip gama amino sviesto rūgštis (GABA), viena iš labiausiai paplitusių smegenyse slopinančių cheminių medžiagų. Glutamatas ir jo preliminari forma glutaminas taip pat dažnai tiriami. Miego ir uždegimo problemos dažnai reikalauja histamino tyrimų, o prievarta, nerimas ir depresija dažnai gydomi atlikus serotonino kiekio neuromediatorių tyrimą.