Es wurde gezeigt, dass Neurotransmitter und ADHS verwandt sind, da die Mehrheit der Kinder, bei denen ein Aufmerksamkeits-Defizit-Hyperaktivitäts-Syndrom diagnostiziert wurde, klinische Symptome eines Neurotransmitter-Ungleichgewichts und einer Dysfunktion aufweisen. Bestimmte häufige Neurotransmitter und ADHS sind insofern verbunden, als Anomalien innerhalb der Mechanismen der Produktion, des Transports und der Wiederaufnahme des Neurotransmitters als vorhanden angenommen werden und manchmal in der Bildgebung des Gehirns von ADHS-Patienten leicht erkennbar sind. Die Neurotransmitter Dopamin, Noradrenalin und Serotonin sind die am besten erforschten und am häufigsten gezielt eingesetzten Neurotransmitter bei der ADHS-Behandlung. Niedriges Dopamin zum Beispiel wird als Ursache für viele der Hauptsymptome der Erkrankung angesehen und wird mit stimulierenden Medikamenten behandelt, die dem Körper helfen, den Neurotransmitter effizienter zu produzieren, zu transportieren und zu metabolisieren. Noradrenalin und Serotonin sind neuere Ergänzungen in der hypothetischen Ätiologie von ADHS; Medikamente, die auf diese Neurotransmitter abzielen, werden auch in der Behandlung verwendet.
Darüber hinaus sind Neurotransmitter und ADHS insofern verwandt, als bestimmte Neurotransmitter-Genmutationen für die Untergruppen verantwortlich sein können, die bei einer ADHS-Diagnose beobachtet werden. Die Forschung legt nahe, dass Patienten mit einer überwiegend unaufmerksamen Form der Störung Anomalien des Noradrenalin-Transporter-Gens aufweisen, während diejenigen mit hyperaktiveren Symptomen Anomalien des Dopamin-Transport-Gens aufweisen. Das Vanderbilt University Research Center berichtet, dass Anomalien auch im Cholintransportsystem des Gehirns vorhanden sein können, das eine bedeutende Rolle bei der neuronalen Kommunikation spielt und eine mit Dopamin und Noradrenalin vergleichbare Wirkung hat. Diese Forschung zeigt, dass neuere, gezieltere ADHS-Medikamente in Sicht sein könnten. Gentests können ein unschätzbares Instrument sein, um zu bestimmen, welcher medikamentöse Ansatz zuerst zu ergreifen ist; ein Vorteil, der besonders geschätzt wird, wenn kleinen Kindern starke psychoaktive Medikamente verschrieben werden.
Der Zusammenhang zwischen Neurotransmittern und ADHS wurde von Forschern der Duke University weiter untersucht. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass Ritalin, ein Medikament, das häufig als First-Line-Verteidigung bei der ADHS-Behandlung eingesetzt wird, zusätzlich zu den Dopamin-Rezeptoren auch stark auf Serotonin-Rezeptorstellen wirkt. Weitere Tests haben gezeigt, dass die Behandlung mit bestimmten serogenen Wirkstoffen, wie selektiven Serotonin-Wiederaufnahmehemmern (SSRIS), bei einigen Patienten helfen kann, die Hyperaktivität zu reduzieren. Darüber hinaus sind niedrige Serotoninspiegel mit Aggressivität und Unruhe verbunden, beides Symptome in einigen Fällen von ADHS. Serotonin wird von 15 separaten Rezeptoren im Gehirn vermittelt, was eine gezielte seroogene Behandlung jedoch zu einer Herausforderung macht.
Andere Neurotransmitter und ADHS zeigen Anzeichen dafür, dass sie möglicherweise korreliert sind. Phenylethlamin (PEA), das 2001 als Neurotransmitter identifiziert wurde, erhöht die Aktivität und Wachsamkeit im Gehirn. Aus diesem Grund gehen Forscher davon aus, dass PEA an einigen Fällen von ADHS beteiligt ist. Darüber hinaus sind Dopamin und PEA in ihrer chemischen Struktur eng verwandt, was der Hypothese mehr Glaubwürdigkeit verleiht.