Los ganglios basales comprenden el cuerpo estriado (núcleo caudado y putamen), el núcleo subtalámico, el globus palidus (segmentos interno y externo) y la substancia nigra. Estos núcleos están organizados en un sistema que, al igual que el cerebelo, están comunicados con la corteza cerebral a través del tálamo. El sistema de los ganglios basales es inhibidor de la corteza cerebral.

La mayor parte de la información que reciben los ganglios basales se origina en la corteza cerebral y termina principalmente en el cuerpo estriado y en el núcleo subtalámico. La salida desde los ganglios basales se hace principalmente desde el globus palidus (segmento interno) y de la substancia nigra (parte reticulata) desde donde se origina vías que proyectan hacia el tálamo y hacia el tronco cerebral.

Tanto la vía córtico-estriatal como la córtico-subtalámica son excitatorias involucrando como neurotransmisor al glutamato.

En el cuerpo estriado existen tres tipos principales de neuronas:

• neuronas espinosas de tamaño medio: representan un 95% de las neuronas estriatales, son gabaérgicas y proyectan al globus palidus y a la substancia nigra.
• neuronas grandes no espinosas que son interneuronas colinérgicas.
• células espinosas de tamaño medio, que son somastotatinérgicas.

Las neuronas espinosas medianas reciben además de la inervación de la corteza, inervación excitatoria (probablemente glutamatérgica del tálamo), inervación colinérgicas de las interneuronas no-espinosas grandes, inervación de las células espinosas de tamaño medio (somastotatinérgicas), inervación gabaérgica, de neuronas que liberan substancia P y encefalina, e inervación dopaminérgica desde la substancia nigra.