カールソンは、脳組織のドーパミンの量を測定する方法を開発し、運動に重要な脳部位である基底核のドーパミン濃度が特に高いことを発見しました。そして、レセルピンという薬物を動物に与えると、ドーパミンの量が減り、運動の制御ができなくなることを示した。これは、パーキンソン病の症状と似ている。そして、ドーパミンの前駆体であるL-ドーパを動物に投与することで、その症状を緩和することができた。この発見をきっかけに、他の医師もL-ドーパをパーキンソン病の患者さんに使ってみたところ、病気の初期段階から症状が緩和されることがわかった。L-ドーパは、現在でもパーキンソン病の治療に最もよく使われている方法の基礎となっている。