ส่วน pars reticulata มีโครงสร้างและการทำงานที่คล้ายคลึงกับส่วนภายในของ globus pallidus อย่างมาก บางครั้งทั้งสองส่วนนี้ถูกพิจารณาว่าเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างเดียวกัน โดยคั่นด้วยเนื้อเยื่อสีขาวของแคปซูลภายใน เช่นเดียวกับเซลล์ประสาทใน globus pallidus เซลล์ประสาทใน pars reticulata ส่วนใหญ่เป็นเซลล์ประสาท GABAergic ^{[ 5 ] [ 6 ]}

ส่วนpars reticulataของ substantia nigra เป็นศูนย์ประมวลผลที่สำคัญใน basal ganglia เซลล์ประสาท GABAergic ใน pars reticulata ส่งสัญญาณที่ผ่านการประมวลผลขั้นสุดท้ายจากbasal gangliaไปยังthalamusและsuperior colliculusนอกจากนี้ pars reticulata ยังยับยั้งการทำงานของ dopaminergic ในpars compactaผ่านทางแขนงแอกซอน แม้ว่าการจัดระเบียบการทำงานของการเชื่อมต่อเหล่านี้ยังไม่ชัดเจนก็ตาม

เซลล์ประสาท GABAergic ของ pars reticulata ปล่อย ศักย์ไฟฟ้าออก มาเองโดยธรรมชาติ ในหนู ความถี่ของศักย์ไฟฟ้าจะอยู่ที่ประมาณ 25  Hz ^{[ 11 ]}จุดประสงค์ของศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองเหล่านี้คือการยับยั้งเป้าหมายของ basal ganglia และการลดลงของการยับยั้งจะเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว^{[ 12 ]}นิวเคลียส subthalamic ให้สัญญาณกระตุ้นที่ปรับอัตราการปล่อยศักย์ไฟฟ้าที่เกิดขึ้นเองเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม การทำลายของนิวเคลียส subthalamic ส่งผลให้อัตราการปล่อยศักย์ไฟฟ้าของ pars reticulata ลดลงเพียง 20% ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการสร้างศักย์ไฟฟ้าใน pars reticulata นั้นเป็นอิสระเป็นส่วนใหญ่^{[ 13 ]}ดังตัวอย่างจากบทบาทของ pars reticulata ในการเคลื่อนไหวของดวงตาแบบ saccadic กลุ่มเซลล์ประสาท GABAergic จาก pars reticulata ส่งสัญญาณไปยัง superior colliculus ซึ่งแสดงกิจกรรมการยับยั้งที่ต่อเนื่องในระดับสูง^{[ 14 ]}การส่งสัญญาณจากนิวเคลียส caudateไปยัง superior colliculus ยังช่วยปรับการเคลื่อนไหวของดวงตาแบบ saccadic ด้วย รูปแบบการยิงของ pars reticulata ที่เปลี่ยนแปลงไป เช่น การยิงแบบ single-spike หรือ burst firing พบได้ในโรคพาร์กินสัน^{[ 15 ]}และโรคลมชัก^{[ 16 ]}

หน้าที่เด่นที่สุดของพาร์สคอมแพคตาคือการควบคุมการเคลื่อนไหว^{[ 17 ]}แม้ว่าบทบาทของซับสแตนเซียไนกราในการควบคุมการเคลื่อนไหวจะเป็นทางอ้อม การกระตุ้นด้วยไฟฟ้าของซับสแตนเซียไนกราไม่ได้ส่งผลให้เกิดการเคลื่อนไหว เนื่องจากการไกล่เกลี่ยของสไตรอาตัมในอิทธิพลของการเคลื่อนไหวจากซับสแตนเซียไนกรา พาร์สคอมแพคตาส่งสัญญาณกระตุ้นไปยังสไตรอาตัมผ่านทางเส้นทาง D1 ซึ่งกระตุ้นและทำให้สไตรอาตัมทำงาน ส่งผลให้มีการปล่อย GABA ไปยังโกลบัสพัลลิดัสเพื่อยับยั้งผลยับยั้งของมันต่อนิวเคลียสทาลามัส สิ่งนี้ทำให้เส้นทางทาลามัสคอร์ติคัลตื่นตัวและส่งสัญญาณของเซลล์ประสาทสั่งการไปยังเปลือกสมองเพื่อให้สามารถเริ่มต้นการเคลื่อนไหวได้ ซึ่งไม่มีในโรคพาร์กินสัน อย่างไรก็ตาม การขาดเซลล์ประสาทพาร์สคอมแพคตามีอิทธิพลอย่างมากต่อการเคลื่อนไหว ดังที่เห็นได้จากอาการของโรคพาร์กินสัน บทบาทด้านการเคลื่อนไหวของพาร์สคอมแพคตาอาจเกี่ยวข้องกับการควบคุมการเคลื่อนไหวอย่างละเอียด ดังที่ได้รับการยืนยันในแบบจำลองสัตว์ที่มีรอยโรคในบริเวณนั้น^{[ 18 ]}

ส่วน pars compacta มีส่วนเกี่ยวข้องอย่างมากกับการตอบสนองต่อสิ่งเร้าที่เรียนรู้มา ในไพรเมต กิจกรรมของเซลล์ประสาทโดปามีนจะเพิ่มขึ้นในเส้นทาง nigrostriatal เมื่อมีการนำเสนอสิ่งเร้าใหม่^{[ 19 ]}กิจกรรมของโดปามีนจะลดลงเมื่อมีการนำเสนอสิ่งเร้าซ้ำๆ^{[ 19 ]}อย่างไรก็ตาม การนำเสนอสิ่งเร้าที่มีนัยสำคัญทางพฤติกรรม (เช่น รางวัล) ยังคงกระตุ้นเซลล์ประสาทโดปามีนใน substantia nigra pars compacta การฉายภาพของโดปามีนจากบริเวณ ventral tegmental (ส่วนล่างของ "สมองส่วนกลาง" หรือ mesencephalon) ไปยังเปลือกสมองส่วนหน้า (เส้นทาง mesocortical) และไปยังนิวเคลียส accumbens (เส้นทาง mesolimbic – "meso" หมายถึง "จาก mesencephalon"... โดยเฉพาะบริเวณ ventral tegmental ) มีส่วนเกี่ยวข้องกับรางวัล ความสุข และพฤติกรรมเสพติด ส่วน pars compacta ยังมีความสำคัญในการเรียนรู้เชิงพื้นที่ การสังเกตเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมและตำแหน่งของตนเองในอวกาศ รอยโรคในพาร์สคอมแพคตาทำให้เกิดความบกพร่องในการเรียนรู้ในการทำซ้ำการเคลื่อนไหวที่เหมือนกัน^{[ 20 ]}และบางการศึกษาชี้ให้เห็นถึงการมีส่วนร่วมในระบบความจำที่ขึ้นอยู่กับสไตรอาตัมส่วนหลังซึ่งทำงานค่อนข้างเป็นอิสระจากฮิปโปแคมปัสซึ่งเชื่อกันตามประเพณีว่าทำหน้าที่เกี่ยวกับความจำเชิงพื้นที่หรือความจำแบบเหตุการณ์^{[ 21 ]}

ส่วน pars compacta ยังมีบทบาทในการประมวลผลเวลาและถูกกระตุ้นในระหว่างการจำลองเวลารอยโรคในส่วน pars compacta นำไปสู่ความบกพร่องทางเวลา^{[ 22 ]}เมื่อไม่นานมานี้ มีคนสงสัยว่าส่วน pars compacta ทำหน้าที่ควบคุมวงจรการนอนหลับและการตื่น^{[ 23 ]}ซึ่งสอดคล้องกับอาการต่างๆ เช่นนอนไม่หลับและ ความผิดปกติของ การนอนหลับแบบ REMที่ผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน รายงาน แม้กระนั้น การขาดโดปามีนบางส่วนที่ไม่ส่งผลต่อการควบคุมการเคลื่อนไหวอาจนำไปสู่ความผิดปกติในวงจรการนอนหลับและการตื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งรูปแบบกิจกรรมประสาทคล้าย REM ในขณะตื่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในฮิปโปแคมปัส^{[ 24 ]}

โรคพาร์กินสันเป็นโรคความเสื่อมของระบบประสาทซึ่งมีลักษณะเฉพาะส่วนหนึ่งคือการตายของเซลล์ประสาทโดปามีนใน SNpc อาการสำคัญของโรคพาร์กินสัน ได้แก่อาการสั่นอาการเคลื่อนไหวช้าอาการเคลื่อนไหวแบบช้าและอาการแข็งเกร็ง^{[ 26 ]}อาการอื่นๆ ได้แก่ ความผิดปกติของท่าทางความเหนื่อยล้าความผิดปกติของการนอนหลับและอารมณ์ซึมเศร้า^{[ 27 ]}

สาเหตุการตายของเซลล์ประสาทโดปามีนใน SNpc ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด อย่างไรก็ตาม มีการระบุปัจจัยบางประการที่ทำให้เซลล์ประสาทโดปามีนใน pars compacta มีความไวต่อโรคเป็นพิเศษ ประการแรก เซลล์ประสาทโดปามีนแสดงความผิดปกติในไมโทคอนเดรียคอมเพล็กซ์ 1ทำให้เกิดการรวมตัวของอัลฟา-ไซนูคลีน ซึ่งอาจส่งผลให้การจัดการโปรตีนผิดปกติและเซลล์ประสาทตายได้^{[ 28 ]}ประการที่สอง เซลล์ประสาทโดปามีนใน pars compacta มีแคลบินดิน น้อย กว่าเซลล์ประสาทโดปามีนอื่นๆ^{[ 29 ]}แคลบินดินเป็นโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับ การขนส่งไอออน แคลเซียมภายในเซลล์ และแคลเซียมส่วนเกินในเซลล์เป็นพิษ ทฤษฎี แคลบินดินจะอธิบายความเป็นพิษต่อเซลล์สูงของโรคพาร์กินสันใน substantia nigra เมื่อเทียบกับบริเวณ ventral tegmental area ไม่ว่าสาเหตุของการตายของเซลล์ประสาทจะเป็นอย่างไร ความยืดหยุ่นของ pars compacta ก็ยังคงแข็งแกร่งมาก โดยทั่วไปอาการของโรคพาร์กินสันจะไม่ปรากฏจนกว่าเซลล์ประสาทโดปามีนในพาร์สคอมแพคตาอย่างน้อย 30% จะตายไปแล้ว^{[ 30 ]}การเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่เกิดขึ้นในระดับสารเคมีประสาท ระบบการขนส่งโดปามีนช้าลง ทำให้โดปามีนคงอยู่ในไซแนปส์เคมีในสไตรอาตัมได้นานขึ้น^{[ 31 ]}

Menke, Jbabdi, Miller, Matthews และ Zari (2010) ใช้การถ่ายภาพเทนเซอร์การแพร่กระจาย (diffusion tensor imaging) รวมถึงการทำแผนที่ T1 เพื่อประเมินความแตกต่างของปริมาตรใน SNpc และ SNpr ในผู้เข้าร่วมที่มีโรคพาร์กินสันเมื่อเทียบกับบุคคลที่มีสุขภาพดี นักวิจัยเหล่านี้พบว่าผู้เข้าร่วมที่มีโรคพาร์กินสันมี substantia nigra ที่เล็กกว่าอย่างสม่ำเสมอ โดยเฉพาะใน SNpr เนื่องจาก SNpr เชื่อมต่อกับทาลามัสส่วนหลัง ทาลามัสส่วนหน้า และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง คอร์เทกซ์มอเตอร์ และเนื่องจากผู้เข้าร่วมที่มีโรคพาร์กินสันรายงานว่ามี SNpr ที่เล็กกว่า (Menke, Jbabdi, Miller, Matthews และ Zari, 2010) ปริมาตรที่เล็กของบริเวณนี้อาจเป็นสาเหตุของความบกพร่องทางการเคลื่อนไหวที่พบในผู้ป่วยโรคพาร์กินสัน ปริมาตรที่เล็กนี้อาจเป็นสาเหตุของการเคลื่อนไหวของมอเตอร์ที่อ่อนแอลงและ/หรือควบคุมได้น้อยลง ซึ่งอาจส่งผลให้เกิดอาการสั่นที่มักพบในผู้ที่เป็นโรคพาร์กินสัน^{[ 32 ]}

ความเครียดออกซิเดชันและความเสียหายออกซิเดชันใน SNpc น่าจะเป็นปัจจัยสำคัญในการเกิดโรคพาร์กินสันเมื่อบุคคลมีอายุมากขึ้น^{[ 33 ]}ความเสียหายของ DNAที่เกิดจากความเครียดออกซิเดชันสามารถซ่อมแซมได้ด้วยกระบวนการที่ควบคุมโดยอัลฟา-ไซนูคลีน [ ^{34 ] อั} ลฟา-ไซนูคลีนมีการแสดงออกในซับสแตนเซีย นิกรา แต่ ดูเหมือนว่าหน้าที่ ในการซ่อมแซม DNA ของมัน จะถูกบกพร่องในเซลล์ ประสาท ที่มีสารรวมของเลวี [ ^{34 ] การ} สูญเสียนี้อาจกระตุ้นให้เกิดการตายของเซลล์^{[ 35 ] [ 36 ] [ 37 ]}

ระดับโดปามีนที่เพิ่มขึ้นมีความเกี่ยวข้องกับการพัฒนาของโรคจิตเภท มานาน ^{แล้ว [ 38 ]}อย่างไรก็ตาม^{การถกเถียง}กันยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้เกี่ยวกับสมมติฐานโดปามีนของโรคจิตเภทแม้จะมีข้อโต้แย้ง ยาต้านโดปามีนยังคงเป็นมาตรฐานและประสบความสำเร็จในการรักษาโรคจิตเภท ยาต้านเหล่านี้รวมถึงยาต้านโรคจิตรุ่นแรก (แบบทั่วไป)เช่นบิวไทโรฟีโนนฟีโนไทอะ ซีน และไทโอแซนทีนยาเหล่านี้ส่วนใหญ่ถูกแทนที่ด้วยยาต้านโรคจิตรุ่นที่สอง (แบบไม่ทั่วไป)เช่นโคลซาพีนและพาลิเพอริโดนโดยทั่วไป ยาเหล่านี้ไม่ได้ออกฤทธิ์กับเซลล์ประสาทที่ผลิตโดปามีนโดยตรง แต่จะออกฤทธิ์กับตัวรับบนเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์

หลักฐานอื่นที่ไม่ใช่ทางเภสัชวิทยาที่สนับสนุนสมมติฐานโดปามีนที่เกี่ยวข้องกับซับสแตนเซียไนกรา ได้แก่ การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างในพาร์สคอมแพคตา เช่น การลดขนาดของปลายประสาทไซแนปส์^{[ 39 ]}การเปลี่ยนแปลงอื่นๆ ในซับสแตนเซียไนกรา ได้แก่ การแสดงออกของตัวรับ NMDA ที่เพิ่มขึ้น ในซับสแตนเซียไนกรา และ การแสดงออกของ ไดสบินดิน ที่ลดลง การเพิ่มขึ้นของตัวรับ NMDA อาจบ่งชี้ถึงการมีส่วนร่วมของปฏิกิริยากลูตาเมต - โดปามีนในโรคจิตเภท ไดสบินดินซึ่งเชื่อมโยงกับโรคจิตเภท (อย่างเป็นที่ถกเถียง) อาจควบคุมการปล่อยโดปามีน และการแสดงออกของไดสบินดินที่ต่ำในซับสแตนเซียไนกราอาจมีความสำคัญต่อสาเหตุของโรคจิตเภท^{[ 40 ]}เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของซับสแตนเซีย นิกราในสมองของผู้ป่วยโรคจิตเภท ในที่สุดอาจเป็นไปได้ที่จะใช้เทคนิคการถ่ายภาพเฉพาะ (เช่น การถ่ายภาพเฉพาะนิวโรเมลานิน) เพื่อตรวจจับสัญญาณทางสรีรวิทยาของโรคจิตเภทในซับสแตนเซีย นิกรา^{[ 41 ]}

อาการหน้าอกแข็งทื่อหรือที่เรียกว่ากลุ่มอาการผนังหน้าอกแข็งจากเฟนทานิล เป็นผลข้างเคียงที่พบได้ยากของยาโอปิออยด์ สังเคราะห์ เช่นเฟนทานิลซัลเฟนทา นิล อัลเฟนทา นิลและเรมิเฟนทานิลส่งผลให้ กล้าม เนื้อ โครงร่างตึงตัวมากขึ้นโดยทั่วไป กลไกเชื่อว่าเกิดจากการปล่อยโดปามีนเพิ่มขึ้นและการปล่อย GABA ลดลงในเส้นประสาทของซับสแตนเซียไนกรา/สไตรอาตัม ผลกระทบจะเด่นชัดที่สุดในกล้ามเนื้อผนังหน้าอกและอาจนำไปสู่การหายใจบกพร่อง ภาวะนี้มักพบได้บ่อยที่สุดในระหว่างการดมยาสลบที่ให้ยาเหล่านี้ในปริมาณสูงและรวดเร็วทางหลอดเลือดดำ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}

โรค Multiple system atrophyซึ่งมีลักษณะเฉพาะคือการเสื่อมของเซลล์ประสาทใน striatum และ substantia nigra นั้น เดิมเรียกว่าstriatonigral degeneration

การศึกษาแสดงให้เห็นว่าในบางบริเวณของสมอง แอมเฟตามีนและสารอะมีนชนิดติดตามจะเพิ่มความเข้มข้นของโดปามีนในช่องว่างไซ แนปส์ ส่งผลให้การตอบสนองของเซลล์ประสาทหลังไซแนปส์เพิ่มสูงขึ้น^{[ 45 ]}กลไกต่างๆ ที่แอมเฟตามีนและสารอะมีนชนิดติดตามส่งผลต่อความเข้มข้นของโดปามีนได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวาง และเป็นที่ทราบกันว่าเกี่ยวข้องกับทั้งDATและVMAT2 [ ^{45 ] [ 46 ] [ 47 ] แอมเฟตามีนมีโครงสร้างคล้ายกับโดปามีนและสารอะมี น} ชนิดติดตาม ดังนั้นจึงสามารถเข้าสู่เซลล์ประสาทก่อนไซแนปส์ผ่านทางDATเช่นเดียวกับการแพร่ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ประสาทโดยตรง^{[ 45 ]}เมื่อเข้าสู่เซลล์ประสาทก่อนซินแนปส์ แอมเฟตามีนและสารอะมีนชนิดติดตามจะกระตุ้นTAAR1ซึ่งผ่านการส่งสัญญาณของโปรตีนไคเนส จะเหนี่ยวนำให้เกิดการไหลออกของโดปา มีน การนำDAT เข้าสู่เซลล์ โดยอาศัยการฟอสโฟรีเลชัน และการยับยั้งการดูดซึมกลับแบบไม่แข่งขัน^{[ 45 ] [ 48 ]}เนื่องจากความคล้ายคลึงกันระหว่างแอมเฟตามีนและสารอะมีนชนิดติดตาม แอมเฟตามีนจึงเป็นสารตั้งต้นสำหรับตัวขนส่งโมโนอะมีนด้วยเช่นกัน ดังนั้นจึงยับยั้งการดูดซึมกลับของโดปามีนและโมโนอะมีนอื่นๆ (แบบแข่งขัน) โดยการแข่งขันกับพวกมันในการดูดซึมเช่นกัน^{[ 45 ]}

นอกจากนี้ แอมเฟตามีนและสารอะมีนชนิดติดตามยังเป็นสารตั้งต้นสำหรับตัวขนส่งโมโนอะมีนในถุงเวสิเคิลของเซลล์ประสาท ซึ่งก็คือ ตัวขนส่งโมโน อะมีนในถุงเวสิเคิล 2 (VMAT2) ^{[ 47 ]}เมื่อแอมเฟตามีนถูกดูดซึมโดยVMAT2ถุงเวสิเคิลจะปล่อย (ไหลออก) โมเลกุลโดปามีนเข้าสู่ไซโตโซลเพื่อแลกเปลี่ยน^{[ 47 ]}

กลไกการออกฤทธิ์ของ โคเคนในสมองของมนุษย์รวมถึงการยับยั้งการดูดซึมโดปามีนกลับคืน^{[ 49 ]}ซึ่งเป็นสาเหตุของคุณสมบัติที่ทำให้โคเคนเสพติดได้ เนื่องจากโดปามีนเป็นสารสื่อประสาทที่สำคัญสำหรับรางวัล อย่างไรก็ตาม โคเคนออกฤทธิ์ในเซลล์ประสาทโดปามีนในบริเวณเท็กเมนทัลด้านล่างมากกว่าซับสแตนเซียไนกรา การให้โคเคนจะเพิ่มการเผาผลาญในซับสแตนเซียไนกรา ซึ่งสามารถอธิบายการทำงานของมอเตอร์ที่เปลี่ยนแปลงไปที่พบในผู้ที่ใช้โคเคนได้^{[ 50 ]}การยับยั้งการดูดซึมโดปามีนกลับคืนโดยโคเคนยังยับยั้งการยิงศักยภาพการกระทำโดยธรรมชาติโดยพาร์สคอมแพคตา^{[ 51 ]}กลไกที่โคเคนยับยั้งการดูดซึมโดปามีนกลับคืนเกี่ยวข้องกับการจับกับโปรตีนตัวขนส่งโดปามีนอย่างไรก็ตาม การศึกษาแสดงให้เห็นว่าโคเคนยังทำให้ระดับmRNA ของ DAT ลดลงได้ ^{[ 52 ]}ซึ่งน่าจะเกิดจากการที่โคเคนปิดกั้นตัวรับโดปามีนมากกว่าการรบกวนโดยตรงกับเส้นทางการถอดรหัสหรือการแปล^{[ 52 ]}

การปิดใช้งานซับสแตนเซียไนกราอาจเป็นวิธีการรักษาที่เป็นไปได้สำหรับการติดโคเคน ในการศึกษาในหนูที่ติดโคเคน การปิดใช้งานซับสแตนเซียไนกราผ่านทางท่อ ฝัง ช่วยลดการกลับมาติดโคเคนซ้ำได้อย่างมาก^{[ 53 ]}

ซับสแตนเซีย นิกราเป็นเป้าหมายของการบำบัดทางเคมีสำหรับการรักษาโรคพาร์กินสันเลโวโดปา (เรียกกันทั่วไปว่า L-DOPA) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของโดปามีน เป็นยาที่แพทย์สั่งจ่ายบ่อยที่สุดสำหรับโรคพาร์กินสัน แม้จะมีข้อโต้แย้งเกี่ยวกับความเป็นพิษต่อระบบประสาทของโดปามีนและ L-DOPA ก็ตาม ^{[ 54 ]}ยานี้มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการรักษาผู้ป่วยในระยะเริ่มต้นของโรคพาร์กินสัน แม้ว่าประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อเวลาผ่านไป^{[ 55 ]}เลโวโดปาสามารถผ่านเข้าสู่สมองได้และเพิ่มระดับโดปามีนในซับสแตนเซีย นิกรา จึงช่วยบรรเทาอาการของโรคพาร์กินสัน ข้อเสียของการรักษาด้วยเลโวโดปาคือการรักษาอาการของโรคพาร์กินสัน (ระดับโดปามีนต่ำ) มากกว่าการรักษาสาเหตุ (การตายของเซลล์ประสาทโดปามีนในซับสแตนเซีย นิกรา)

MPTPเป็นสารพิษต่อระบบประสาทที่จำเพาะต่อเซลล์โดปามีนในสมอง โดยเฉพาะในซับสแตนเซีย นิกรา MPTP ได้รับความสนใจอย่างมากในปี 1982 เมื่อผู้ใช้เฮโรอีนในแคลิฟอร์เนียแสดงอาการคล้ายโรคพาร์กินสันหลังจากใช้MPPPที่ปนเปื้อน MPTP ผู้ป่วยซึ่งมีอาการแข็งเกร็งและเคลื่อนไหวแทบไม่ได้เลยตอบสนองต่อการรักษาด้วยเลโวโดปา ไม่มีการรายงานการบรรเทาอาการคล้ายโรคพาร์กินสัน ซึ่งบ่งชี้ถึงการตายของเซลล์ประสาทโดปามีนอย่างถาวร^{[ 56 ]}กลไกที่เสนอของ MPTP เกี่ยวข้องกับการรบกวนการทำงานของไมโทคอนเดรียรวมถึงการรบกวนการเผาผลาญและการสร้างอนุมูลอิสระ^{[ 57 ]}

หลังจากนั้นไม่นาน MPTP ก็ถูกทดสอบในแบบจำลองสัตว์เพื่อหาประสิทธิภาพในการเหนี่ยวนำให้เกิดโรคพาร์กินสัน (และประสบความสำเร็จ) MPTP ทำให้เกิดอาการเคลื่อนไหวช้า แข็งเกร็ง และสั่นในไพรเมต และพบว่าความเป็นพิษต่อระบบประสาทนั้นจำเพาะเจาะจงกับ substantia nigra pars compacta มาก^{[ 58 ]}ในสัตว์อื่นๆ เช่น หนู การเหนี่ยวนำให้เกิดโรคพาร์กินสันโดย MPTP นั้นไม่สมบูรณ์หรือต้องใช้ปริมาณที่สูงกว่าและบ่อยกว่าในไพรเมต ปัจจุบัน MPTP ยังคงเป็นวิธีการที่ได้รับความนิยมมากที่สุดในการเหนี่ยวนำให้เกิดโรคพาร์กินสันใน แบบ จำลองสัตว์^{[ 57 ] [ 59 ]}