Las sustancias neurotransmisoras más importantes en los núcleos basales son el glutamato, GABA, acetilcolina y dopamina. Estos neurotransmisores transmiten señales entre diversas áreas del cerebro involucradas en el control motor. La dopamina juega el papel más importante, actuando de forma excitadora o inhibidora dependiendo del receptor postsináptico estimulado. Las enfermedades de los núcleos basales, como la enfermedad de Parkinson, se caracterizan por síntomas motores negativos como la bradicines