1950年代、彼はドーパミンがそれまで信じられていたような単なるノルアドレナリンの前駆物質で無く、脳の中の神経伝達物質であることを実証した。
1957年，卡尔森提出多巴胺不仅仅是过去人们认为的去甲肾上腺素的前体，也是一种位于脑部的神经递质。