Na doença de Huntington, a lesão atinge os neurônios espinhosos médios do núcleo geniculado, resultando em descontrole de ambas as vias: a direta e a indireta.

Os pacientes de doença de Parkinson são exemplos de degenerações dos neurônios da substância negra compacta, as células dopaminérgicas cujos axônios se projetam ao tálamo.

No balismo, estão lesados os neurônios do núcleo subtalâmico, em que está ausente a facilitação do segundo neurônio inibitório da via indireta, originando os movimentos anormais.

Em um indivíduo sem comprometimentos nessas vias, espera-se que a via indireta, que possui um neurônio excitatório a mais, induza o tálamo a permitir que o córtex motor comande um movimento ou comportamento.