A nossa compreensão da função dos neurónios contendo catecolaminas tem sido auxiliada por métodos neuroanatómicos de visualização destes neurónios
Até duas décadas atrás, Falck e Hillarp aproveitaram o facto de, na presença de formaldeído, as catecolaminas ciclizarem para formar produtos intensamente fluorescentes . Com um microscópio de fluorescência, neurônios contendo catecolaminas podiam ser visualizados em seções finas obtidas de tecidos previamente expostos ao vapor de formaldeído. Uma modificação do método utiliza ácido glioxílico e resultou em maior sensibilidade e um fluoróforo mais estável para melhor visualização dos axônios finos e terminais.
Após as enzimas que sintetizam as catecolaminas terem sido purificadas, foi possível obter antisoros contra cada enzima e localizar a enzima por imunocitoquímica. Secções finas do tecido podem ser incubadas com anticorpos contra uma determinada enzima, por exemplo, coelho anti-DBH, e depois incubadas com um segundo anticorpo ligado a um marcador, como a fluoresceína ou a peroxidase de rábano silvestre. Estes marcadores podem ser facilmente visualizados e examinados com um microscópio. Usando esta técnica, os neurônios contendo PNMT que sintetizam a epinefrina podem ser distinguidos dos neurônios noradrenérgicos que são desprovidos de PNMT; da mesma forma, os neurônios noradrenérgicos que contêm DBH podem ser separados dos neurônios contendo DA que não possuem esta enzima. A clonagem dos genes que codificam as enzimas biossintéticas catecolamínicas torna possível o uso da hibridação in situ para localizar mRNAs dentro de determinados neurônios.
Finalmente, a vantagem experimental foi tirada do processo de captação altamente seletivo para as catecolaminas. Assim, após a incubação com NE radioativo, os axônios noradrenérgicos podem ser demonstrados a nível ultra-estrutural por técnicas autorradiográficas. Alternativamente, após a administração da 5-hidroxidopamina congênere, que é absorvida ativamente e armazenada dentro das vesículas, os terminais contendo catecolaminas podem ser distinguidos pela presença de precipitados densos de 5-hidroxidopamina dentro de suas vesículas. Além disso, foram utilizados anticorpos contra os transportadores na imunocitoquímica e seus mRNAs mapeados por hibridização in situ. Estes estudos geralmente confirmam os resultados de estudos anteriores.