5-Hydroxytryptamin (5-HT), besser bekannt als Serotonin, wird hauptsächlich in den Raphe-Kernen des Hirnstamms synthetisiert. Der Thalamus selbst ist nicht der primäre Ort der Serotoninsynthese, obwohl er Serotoninrezeptoren enthält und von serotonergen Neuronen innerviert wird.