Większość neuronów serotoninergicznych ośrodkowego układu nerwowego znajduje się w jądrach szwu pnia mózgu. Ich aksony tworzą rozległe projekcje do licznych struktur mózgu i rdzenia kręgowego.
Układ serotoninergiczny uczestniczy w modulacji m.in. snu i czuwania, przyjmowania pokarmu, termoregulacji, przetwarzania bodźców bólowych i czuciowych, funkcji autonomicznych, reakcji na stres oraz procesów poznawczych i emocjonalnych.
Neurony serotoninergiczne nie są jednak populacją funkcjonalnie jednorodną. Różnią się m.in. profilem ekspresji genów, połączeniami, właściwościami elektrofizjologicznymi i zdolnością do współuwalniania innych neuroprzekaźników. Poszczególne populacje mogą zatem uczestniczyć w różnych procesach i powodować odmienne reakcje fizjologiczne.
Przewód pokarmowy
Głównym źródłem serotoniny obwodowej są komórki enterochromafinowe nabłonka przewodu pokarmowego. Reagują one na bodźce chemiczne i mechaniczne i uwalniają serotoninę, która oddziałuje na neurony jelitowego układu nerwowego oraz na obwodowe włókna czuciowe.
Serotonina uczestniczy w regulacji motoryki jelit, wydzielania nabłonkowego oraz przekazywania informacji czuciowej z przewodu pokarmowego. Może także aktywować aferentne szlaki prowadzące do ośrodkowego układu nerwowego, uczestniczące m.in.