La pigmentación de las neuronas en la sustancia negra se debe a la neuromelanina, un pigmento que almacena grandes cantidades de hierro. La neuromelanina mesencefálica humana se ha investigado mediante mediciones de susceptibilidad magnética en función de la temperatura. Las mediciones magnéticas proporcionan una caracterización físico-química del grupo de hierro enterrado en la matriz de melanina orgánica y respaldan la opinión de que el hierro no es simplemente quelado, sino que está organizado en una red tridimensional. Se observa el paramagnetismo de iones de hierro aislados, de acuerdo con la espectroscopia de resonancia paramagnética de electrones