Neurotransmitterin takaisinoton avulla neuroni voi absorboida signalointikemikaalin viestin lähettämisen jälkeen, joten sitä voidaan käyttää uudelleen. Sen lisäksi, että aivot voivat kierrättää arvokkaita kemikaaleja, se jarruttaa signaaleja ja rajoittaa välittäjäaineiden aikaa synapsissa. Tämä voi olla tärkeää tiettyjen reaktioiden säätelyssä, kun hermosto ei halua laajennettua reaktiota ärsykkeeseen. Tietyt lääkkeet estävät tätä prosessia ja lisäävät signaalikemikaalien kiertoa synapsissa.
Prosessi lähettää kemiallisia signaaleja neuronien välillä alkaa vapauttamalla välittäjäaine, joka tulee solujen väliseen tilaan, joka tunnetaan synapsina. Jos toisaalta solulla on oikeat reseptorit, kemikaali voi lukittua stimuloimaan tai estämään neuronia. Neurotransmitterin takaisinotossa kantajamolekyylit kiinnittyvät käytettyihin kemikaaleihin ja työntävät ne takaisin päätelaitteeseen, neuronin alueelle, joka vapauttaa ne. Tämä prosessi tapahtuu hyvin lyhyessä ajassa, jolloin neuronit voivat lähettää viestejä, toipua ja lähettää uudelleen nopeasti.
Välittäjäaineiden kierrättäminen voi auttaa aivoja toipumaan nopeammin signaalien välillä, koska niillä on uusia resursseja toisen signaalin lähettämiseen. Näiden kemikaalien valmistaminen vie aikaa ja energiaa, ja tehokkuuden lisääminen auttaa aivotoimintaa. Välittäjäaineiden takaisinottoprosessi rajoittaa myös synapsissa vietettyä aikaa, joten ihmiset eivät koe valittujen neuronien pitkittynyttä stimulaatiota. Kantajaproteiineja voidaan käyttää välittäjäaineen signaalin keston säätämiseen.
Dopamiini, noradrenaliini ja serotoniini ovat yleisiä esimerkkejä kemikaaleista, joita käsitellään välittäjäaineiden takaisinotolla. Jotkut ovat alttiimpia takaisin ottamiselle kuin toiset toiminnastaan riippuen. Yksilöiden välillä voi olla huomattavia vaihteluja aivojen kemikaalien pitoisuudessa ja ajan myötä tuotettujen välittäjäaineiden lukumäärässä. Prosessiin voivat vaikuttaa myös ruokavalio, lääkkeet ja muut ympäristötekijät. Tämä voi johtaa hyvin erilaisiin kognitiivisiin toimintoihin ja aktiivisuuteen.
Ihmiset, joilla on tiettyjä neurokemiallisia epätasapainoja, voivat kokea välittäjäaineiden takaisinoton liian nopeasti tai vähentää aivojen tiettyjen kemikaalien tuotantoa. He voivat hyötyä lääkkeistä, jotka estävät takaisinottoa; Selektiiviset serotoniinin takaisinoton estäjät (SSRI) ovat esimerkki. Lääkkeet voivat auttaa masennukseen, ahdistukseen ja muihin mielenterveysongelmiin. Niitä on käytettävä ja lopetettava varoen, koska aivot tarvitsevat aikaa sopeutuakseen niihin ja toipuakseen, kun potilaat lopettavat niiden ottamisen.