Le strutture cerebrali coinvolte nella malattia di Parkinson risiedono in aree profonde del cervello. Nello specifico, le parti maggiormente colpite sono i gangli della base, costituiti a loro volta dal nucleo caudato, dal globo pallido e dal putamen. Tali strutture sono deputate, insieme ad altre, all'esecuzione e alla programmazione dei movimenti volontari. Una degenerazione delle cellule nervose nella substantia nigra porta ad un calo drastico della produzione e della presenza di dopamina nei gangli della base.La dopamina è un neurotrasmettitore della famiglia delle catecolamine implicato in numerose funzioni a livello sistemico e cerebrale: una delle funzioni principali rimane però la gestione del movimento volontario. Le fasi iniziali della malattia di Parkinson prevedono una perdita del 60-70% delle cellule neuronali nella substantia nigra. Ciò porta inevitabilmente ad una ridottissima quantità di dopamina circolante con visibili effetti sul controllo del movimento volontario. Tali effetti, da alcuni studi, sono però evidenti solamente dopo un periodo di circa 5 anni dall'inizio della degenerazione cellulare.
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