基底核包含兩大回路，分別成為直接通路(Direct pathway)和間接通路(Indirect pathway)。它們是皮質-基底核-丘腦回路(Cortico-basal-thalamic loop)的兩大部分。
表1,基底核的直接與間接通路 通路名稱 通路的組成（+表興奮性輸出，-表抑制性輸出 抑制性連接的個數 機能描述 多巴胺受體類型 直接 大腦皮質→紋狀體→內蒼白球/黑質（GPi/SNr）→丘腦→大腦皮 2 （偶） 大腦皮質的活動激活紋狀體神經元，進而抑制內蒼白球的自發(fā)發(fā)放。由于蒼白球的神經元對丘腦的作用是抑制性的，這一效應實際上削弱了丘腦所受到的抑制性輸入。這一過程成為“去抑制”（Disinhibition） D1 （興奮性） 間接 大腦皮質→紋狀體→外蒼白球（GPe） →丘腦下核（STN） →內蒼白球/黑質（GPi/SNr）→丘腦→大腦皮質 3 （奇） 與直接通路不同，由于間接通路中抑制性突觸的個數為奇數，紋狀體神經元細胞的激活對丘腦產生抑制效應。 D2 （抑制性） 表2，基底核的神經遞質 核團神經遞質描述相關疾病紋狀體GABA紋狀體的輸出神經元是GABA能，抑制性的。亨廷頓氏癥。黑質多巴胺黑質致密部的神經元向紋狀體發(fā)出多巴胺能投射。其效應取決于受體種類。若黑質致密部細胞的多巴胺合成受阻，紋狀體受到的多巴胺能輸入的降低會導致運動和認知障礙。最典型的例子是帕金森氏癥。蒼白球GABA蒼白球包括內外兩大部分。內蒼白球直接投射到丘腦，而外蒼白球直接投射到丘腦下核。兩者的作用都是抑制性的。妥瑞氏綜合征（Tourette's syndrome），亦稱抽動穢語綜合征。丘腦下核谷氨酸丘腦下核的神經元通過谷氨酸能投射來興奮內蒼白球細胞。這是間接通路的一部分丘腦下核的損傷造成半側投擲癥（hemiballismus）
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