Chez le rat, la stimulation électrique répétitive des régions de la ligne médiane du tronc cérébral en particulier de la Substance Grise Péri Acqueducale (SGPA) et du noyau raphé magnus provoque une analgésie durable qui se traduit par une absence de réponse aux stimulations nociceptives : test de la plaque chauffante, pincement de la queue et stimulation nociceptive de la pulpe dentaire... 
Ces structures cérébrales sont riches en neurones sérotoninergiques ( 5-Hydroxytryptamine ou sérotonine) dont les axones projettent essentiellement au niveau de la moelle épinière (corne dorsale).

Cet effet analgésique lié à l’électrostimulation des systèmes sérotoninergiques descendants est aboli lorsque la synthèse de sérotonine est inhibée pharmacologiquement par l’injection de Para Chloro Phényl Alanine (PCPA) qui bloque spécifiquement l’activité de la tryptophane hydroxylase, premier maillon enzymatique de la chaîne de biosynthèse de la sérotonine. Cette abolition de la transmission du message douloureux sous PCPA peut être réversé par l’injection du précurseur immédiat de la sérotonine, le 5-Hydroxy tryptophane. 

 D’un point de vue fonctionnel, l’analgésie obtenue par la mise en jeu des systèmes sérotoninergiques descendants peut être interprétée par différents mécanismes :

• la libération de sérotonine au niveau des terminaisons axoniques spinales peut entraîner une inhibition présynaptique de la libération de substance P au niveau des terminaisons des fibres C,
• la libération de sérotonine au niveau médullaire peut stimuler l’activité des interneurones à Leu et Met Enképhalines qui, eux mêmes, par une libération accrue de peptides entraîneront une diminution de la libération de substance P.