A entrada sensorial recebida é direcionada para o córtex cerebral através de uma estrutura chamada tálamo. Muitos grupos distintos de neurônios compreendem o tálamo, e um deles é o núcleo geniculado medial (MGN), também chamado de corpo geniculado medial. O MGN está envolvido no processamento auditivo e em direcionar a atenção para estímulos auditivos específicos. As respostas condicionadas ao medo, que envolvem estímulos auditivos, também usam essa estrutura no cérebro.
Vários sub-núcleos existem dentro do núcleo geniculado medial, cada um com seus próprios neurônios e funções especializadas. Essas regiões têm múltiplas fontes de entrada, mas todas recebem informações do colículo inferior, a área inicial para a qual as informações auditivas são encaminhadas do cérebro. Além disso, todos eles enviam projeções para o córtex auditivo e outras áreas do cérebro. A primeira subárea, o subnúcleo ventral, contém células que são ativadas em resposta a determinadas frequências sonoras. Informações sobre a intensidade dos sons, e como a frequência e a intensidade diferem entre os ouvidos, também são transmitidas para o cérebro através dessas células específicas.
Outro subnúcleo do núcleo geniculado medial é o subnúcleo dorsal. Algumas células nesta área parecem responder a sons e outras informações sensoriais, como o toque. Eles também podem desempenhar um papel no processamento de sons complexos, pois respondem a uma variedade de frequências. Esta área parece ser capaz de modificar através da aprendizagem.
A terceira subárea principal do núcleo geniculado medial é o subnúcleo medial. As células nesta área processam a duração e o volume do som. Eles também parecem responder a pequenas faixas de frequências, em vez de apenas uma frequência. Outros estímulos sensoriais, como informações visuais, parecem influenciar a forma como essas células respondem ao som.
Muitas células do núcleo geniculado medial enviam projeções para a amígdala, uma região do cérebro envolvida na aprendizagem e na expressão de respostas ao medo. A ativação de células no MGN que produzem o neurotransmissor químico glutamato permite que as respostas aprendidas do medo auditivo sejam expressas. Essas mesmas células também parecem estar envolvidas na extinção da resposta ao medo.
As células no MGN que respondem ao estresse auditivo o fazem em um padrão específico. Essas células estão envolvidas na criação de certo ácido ribonucleico (RNA) chamado c-fos. Esse processo parece resultar na produção de hormônios do estresse, chamados corticosteróides, pelo hipotálamo. O aprendizado das respostas ao medo parece depender, pelo menos em parte, dessa indução inicial de RNA e resposta ao estresse.