早在1954年就有提出精神分裂症可能与5-羟色胺代谢障碍有关。它的证据之一就是,致幻剂麦角酸二乙酰胺是5-羟色胺-2受体激动剂,尸检和脑功能影像研究发现,精神分裂症患者额叶皮质5-羟色胺-2受体表达下降,5-羟色胺-1a受体结合能力下降,也有报道没有经药物治疗的患者大脑皮质当中5-羟色胺-2a受体结合能力下降,那么进一步支持了5-羟色胺的病理生理作用。
5-羟色胺神经元在神经发育中的作用,以及5-羟色胺与多巴胺和谷氨酸之间的相互作用,日益成为研究的主题,5-羟色胺-2a受体激动剂可以抑制多巴胺的合成和释放,而5-羟色胺-2a受体拮抗剂,可以使一些神经元也就是多巴胺的神经元释放电增加,能够增加中脑皮质和中脑边缘系统多巴胺的释放,这和治疗阴性症状减少椎体外系反应有关系,有关药理学方面的研究也有证据证明5-羟色胺,特别是抗5-羟色胺-2a受体药物,通过拮抗5-羟色胺2a受体可以激活中脑皮质多巴胺通路改善阴性症状和认知功能。