Nasze zrozumienie funkcji neuronów zawierających katecholaminy zostało wspomożone przez neuroanatomiczne metody wizualizacji tych neuronów
Niemal dwie dekady temu Falck i Hillarp wykorzystali fakt, że w obecności formaldehydu katecholaminy cyklizują tworząc intensywnie fluorescencyjne produkty . Za pomocą mikroskopu fluorescencyjnego można było uwidocznić neurony zawierające katecholaminy w cienkich przekrojach uzyskanych z tkanki poddanej wcześniej działaniu par formaldehydu. Modyfikacja metody wykorzystuje kwas glioksylowy i spowodowała zwiększenie czułości i bardziej stabilny fluorofor dla jeszcze lepszej wizualizacji drobnych aksonów i terminali.
Odkąd enzymy syntetyzujące katecholaminy zostały oczyszczone, możliwe było wywołanie antysurowic przeciwko każdemu enzymowi i zlokalizowanie enzymu przez immunocytochemię. Cienkie fragmenty tkanki mogą być inkubowane z przeciwciałem przeciwko konkretnemu enzymowi, na przykład króliczym anty-DBH, a następnie inkubowane z drugim przeciwciałem połączonym ze znacznikiem, takim jak fluoresceina lub peroksydaza chrzanowa. Markery te mogą być łatwo wizualizowane i badane pod mikroskopem. Stosując tę technikę, można odróżnić neurony zawierające PNMT, które syntetyzują epinefrynę, od neuronów noradrenergicznych pozbawionych PNMT; podobnie, neurony noradrenergiczne zawierające DBH można oddzielić od neuronów zawierających DA, które nie posiadają tego enzymu. Klonowanie genów kodujących enzymy biosyntezy katecholaminergicznej umożliwia wykorzystanie hybrydyzacji in situ do lokalizacji mRNA w obrębie poszczególnych neuronów.
Wreszcie, eksperymentalnie wykorzystano wysoce selektywny proces wychwytu katecholamin. Tak więc, po inkubacji z radioaktywnym NE, aksony noradrenergiczne mogą być wykazane na poziomie ultrastrukturalnym za pomocą technik autoradiograficznych. Alternatywnie, po podaniu kongeneru 5-hydroksydopaminy, która jest aktywnie pobierana i magazynowana w pęcherzykach, terminale zawierające katecholaminę mogą być wyróżnione poprzez obecność gęstych osadów 5-hydroksydopaminy w ich pęcherzykach. Przeciwciała przeciwko transporterom zostały użyte w immunocytochemii, a ich mRNA zostało zmapowane metodą hybrydyzacji in situ. Badania te generalnie potwierdzają wyniki wcześniejszych badań.