En los ganglios basales existe una vía directa que activa el movimiento y una vía indirecta que tiende a inhibir el movimiento.

VÍA DIRECTA.

La vía directa tiende a transformar la idea abstracta de un movimiento en la realización del mismo. La idea abstracta del movimiento se origina en la corteza asociativa, y ésta tiene conexiones activadoras con el caudado y putamen (el caudado y putamen tienen una estructura parecida, y podrían considerarse funcionalmente como un mismo núcleo dividido en dos partes por la cápsula interna). El caudado y putamen tienen conexiones inhibidoras con el globo pálido interno y con la parte reticular de la sustancia negra, de manera que cuando el caudado se activa, el globo pálido interno y la parte reticular de la sustancia negra disminuyen su actividad. El globo pálido interno y la parte reticular de la sustancia negra tienen conexiones con los núcleos talámicos, y estas conexiones también son inhibidoras. Por tanto, cuando se activa el caudado y putamen aumenta la actividad de los núcleos talámicos, porque se inhibe la inhibición del glóbo pálido y la sustancia negra, y dos vías inhibidoras en serie producen activación. Los núcleos talámicos activan a la corteza motora suplementaria, la cual remite la orden del movimiento a la corteza motora primaria, y esta finalmente envía la orden a las motoneuronas de la médula espinal para que se ejecute el movimiento. Por esta vía la idea de un movimiento se transforma en su ejecución.

VÍA INDIRECTA.

Existe una vía indirecta que tiende a producir el efecto contrario, y a inhibir los movimientos. Algunas neuronas del caudado y putamen tienen conexiones inhibidoras con el globo pálido externo, este inhibe al núcleo subtalámico y el núcleo subtalámico a su vez activa al globo pálido interno y parte reticular de la sustancia negra. Cuando se activa esta vía, el caudado y putamen inhiben al globo pálido externo, esto desinhibe al núcleo subtalámico, que a su vez activa al globo interno y parte reticular de la sustancia negra. Entonces, el aumento de actividad en el globo pálido interno y parte reticular de la sustancia negra inhiben a los núcleos talámicos, lo cual produce inhibición de la corteza motora. Esta vía inhibe los movimientos porque tiene tres sinapsis inhibidoras en serie en lugar de dos como la vía directa, y esto invierte el sentido de la estimulación.

La vía directa tiende a activar los movimientos voluntarios, y la vía indirecta a inhibir la aparición de componentes involuntarios en el movimiento. Un adecuado equilibrio entre las dos produce los movimientos normales.

VÍA DOPAMINÉRGICA

Las neuronas de la parte compacta de la sustancia negra son origen de una vía dopaminérgica que actúa sobre el caudado y putamen.

Las neuronas del caudado y putamen que proyectan al globo pálido interno y parte reticular de la sustancia negra tienen receptores para la dopamina de tipo D₁, que son activadores, por lo que la dopamina activa la vía directa estimuladora de los movimientos.

Las neuronas del caudado y putamen que proyectan al globo pálido externo tiene receptores para la dopamina de tipo D₂, que son inhibidores, por lo que la dopamina inhibe a la vía indirecta inhibidora del movimiento.

La dopamina por tanto, estimula el movimiento por las dos vías, porque estimula la vía estimuladora e inhibe a la vía inhibidora.

ENFERMEDAD DE PARKINSON

La enfermedad de Parkinson se produce a causa de la degeneración de la parte compacta de la sustancia negra, con lo que disminuye la liberación de dopamina en los ganglios basales. La falta de dopamina hace que disminuyan los movimientos voluntarios

El principal síntoma de la enfermedad de Parkinson es la disminución de los movimientos voluntarios (acinesia o hipocinesia), por hipoactividad de la vía directa e hiperactividad de la vía indirecta.

El temblor en la enfermedad de Parkinson se acentúa en el reposo y disminuye al realizar un movimiento, lo que le distingue del temblor intencional de las lesiones del cerebelo, que aumenta con los movimientos voluntarios. La causa del temblor no se conoce bién, pero probablemente se debe a la aparición de circuitos oscilantes en el tálamo.

La rigidez de la enfermedad de Párkinson es un tipo especial de hipertonía. La rigidez se caracteriza porque al mover pasivamente una articulación produce una resistencia que es continua durante todo el movimiento, y produce una sensación como doblar un tubo de plomo. Se diferencia de la hipertonía de las lesiones de la vía piramidal o espasticidad en que en este caso la resistencia al mover una articulación aumenta primero y disminuye al final del movimiento.

Se trata administrando levodopa, que es el precursor metabólico de la dopamina. La levodopa es captada por las neuronas y transformada a dopamina. En el caudado y putamen también existen interneuronas locales colinérgicas, y la acetilcolina hace el efecto contrario de la dopamina. Por ese motivo también se utilizan antagonistas de la acetilcolina para reforzar el tratamiento con levodopa.

COREA DE HUNTINGTON

Se produce por una degeneración del caudado, debido a un gen autosómico dominante. Primeramente degeneran las neuronas que proyectan al globo pálido externo, por lo que deja de funcionar la vía indirecta que inhibe a los movimientos involuntarios. Por tanto, en el corea de Huntington aparecen movimientos involuntarios. En etapas más avanzadas también se produce degeneración de la corteza cerebral, y aparece demencia.

BALISMO

Se producen movimientos involuntarios de los brazos, como la acción de lanzar un objeto. Se debe a una lesión en el núcleo subtalámico, habitualmente debido a una hemorragia. La lesión del núcleo subtalámico interrumpe la vía indirecta y por tanto desinhibe a los movimientos involuntarios. Frecuentemente aparece sólo en un brazo, y entonces se denomina hemibalismo.

ATETOSIS

Se producen movimientos involuntarios, pero acompañados de hipertonía, lo que le diferencia del corea de Huntington, en el que hay hipotonía. Se debe a lesiones del putamen.