人體的神經信號直接反映了人體自我意識的表達，研究這些信號為深入了解人類生理提供了新途徑。與其它生物信號相比，神經信號不僅共享一些共同特征，還具有獨特的性質。

根據神經生物學的研究，神經信號是一種形似脈沖的電信號，其頻率通常在1kHz左右，最高可達10kHz。例如，當一束控制肌肉運動的神經接收到電位沖動時，肌肉纖維會隨之收縮，收縮力度隨神經沖動頻率的變化而變化。

學習與記憶是研究的重要領域，不僅因為它們對人類正常行為具有指導作用，還因為在神經系統疾病和紊亂中發揮關鍵角色。這些包括成癮、焦慮癥、抑郁癥、精神分裂癥以及帕金森病和阿爾茨海默病等神經退行性疾病。目前針對改善學習記憶障礙的治療效果有限，因此制藥公司對能夠提升認知功能的藥物靶點，特別是特定血清素或5-羥色胺受體表現出濃厚興趣。

血清素系統在調控記憶與學習過程中起重要作用，其影響范圍覆蓋了大腦多個關鍵區域。中縫核中的離散集群通過多種表達的5-羥色胺受體（包括5-HT1A、5-HT4和5-HT6）來實現這種支配，并且這些受體高度密集地存在于涉及學習和記憶的腦區，對認知障礙有顯著影響。作用于突觸后這三個受體的選擇性激動劑或拮抗劑化合物能夠通過與特定血清素受體結合，調節神經遞質系統并間接影響學習和記憶過程。

此外，GluR相關的化學品如Ampakines，作為α-氨基-3-羥基-5-甲基-4-異唑丙酸（AMPA）受體的吡咯烷酮衍生物，其表達上調可增強突觸可塑性。早期臨床研究顯示，Ampakines在精神分裂癥治療中有潛在作用。

類似地，D-絲氨酸和D-環絲氨酸通過刺激NMDA受體上的對士的寧不敏感共激動位點，能夠增強NMDA受體活性，并改善恐懼條件反射及部分精神分裂癥患者的認知障礙。

多巴胺受體作為神經學與精神病學領域的研究熱點，涵蓋了與兒茶酚胺神經遞質多巴胺相關的D1、D2、D3、D4和D5等五種受體。它們在帕金森病、精神分裂癥、雙相情感障礙、亨廷頓舞蹈病、注意力缺陷多動障礙及圖雷特綜合癥等多種疾病中的生理功能已經得到研究。

神經學與精神病學的研究還涵蓋了H3受體拮抗劑、COX受體、γ-分泌酶、谷氨酸受體、腎上腺素受體、乙酰膽堿受體、P-gp、P2受體和阿片受體等多個目標。