Patofisiologi parkinsonisme melibatkan jaras ekstrapiramidal dalam otak, yang terdiri dari area motorik kortikal, serebellum, ganglia basalis, dan nukleus subkortikal yang terkait. Jaras ini, atau yang biasanya disebut jaras nigrostriatal, bermula dari substansia nigra batang otak sampai dengan striatum di ganglia basalis, mengatur gerakan normal, spontanitas, dan gerakan halus.[1,6]

Struktur nigrostriatal ini meliputi hubungan kompleks antara struktur anatomi dan neurotransmitter yang berfungsi sebagai penyeimbang impuls stimulasi dan inhibisi. Beberapa neurotransmitter yang terlibat dalam jaras nigrostriatal adalah dopamin, serotonin, asetilkolin, gamma aminobutyric acid (GABA), dan glutamat.[1,6]

Dalam ganglia basalis, hubungan resiprokal antara dopamin dan asetilkolin berperan dalam mengatur pergerakan. Ikatan dopamin pada reseptor D2 akan menghambat pelepasan asetilkolin pasca sinaps dan berfungsi eksitatorik. Sebaliknya, peningkatan asetilkolin akan mengaktivasi neuron GABA yang menyebabkan inhibisi gerakan.[1,6]