黒質緻密部ニューロンの変性がパーキンソン病の主たる病理であると見なされている。遺伝性のパーキンソン病も少数存在するが、多くの例についてはドーパミン作動性ニューロンが死ぬ理由は明らかになっていない。パーキンソン症状は脳炎のようなウイルス感染や、MPTPなどの化学薬品によっても引き起こされる。ドーパミン作動性ニューロンの病理的変化は統合失調症や、うつ病に時折みられる精神運動遅延にも関わっていると考えられている。
黒質緻密部ドーパミン作動性ニューロンの機能は複雑である。当初考えられていたように運動制御に直接関わるものではない。すなわち「ドーパミンニューロンは、新規かつ予想外の刺激によって、報酬予測を可能とするような刺激がない状況では一次報酬によって、また学習中に活性化される」。ドーパミン作動性ニューロンはどのような行動が報酬（たとえば食物やセックスなど）をもたらすのかを予測するための学習に関与すると考えられている。とくに、ドーパミンニューロンは、予測していたよりも報酬が大きいときに発火する（すなわち報酬予測誤差信号を担う）ということが示唆されており、これが強化学習理論におけるTD誤差信号に類似することから、大脳基底核の神経回路において強化学習が実現していると考える仮説の有力な根拠となっている。この報酬予測誤差信号はその行動の期待値を更新するために用いられると考えられ、習慣形成や手続き記憶の形成に関わっていると推測されている。ドーパミン作動性ニューロンの発火は、投射先の線条体でのドーパミン放出を引き起こし、線条体投射ニューロンのD1受容体、D2受容体に作用する。 多くの薬物乱用においては、たとえばコカインなどの薬物がこの報酬反応を刺激するために、薬物中毒を引き起こすと考えられている。
黒質緻密部 （こくしつちみつぶ substantia nigra pars compacta）は、ヒトにおいて、ニューロメラニン色素を含有するニューロンが多く存在しているため黒色を帯びているが、加齢と共にニューロメラニンの量が減少する。ニューロメラニンはドーパ（ヒドロキシフェニルアラニン）が重合したもので、ニューロメラニンの色素沈着は、明瞭な黒い斑として脳切片上で認めることができ、黒質という名前の起源となっている。多くのニューロンはドーパミン作動性であり（A9細胞集団）、とりわけ太く長い樹状突起をもち、腹側方向へ延びる樹状突起は境界を越えて網様部の中へ深く侵入している。類似したドーパミン作動性ニューロンが、数はより少ないが、中脳の中を黒質からより内側および後方へ連続的に分布しており、これらの領域は腹側被蓋野（ventral tegmetal area, VTA；A10細胞集団）および赤核後部（retrorubral fielad, RRF；A8細胞集団）と名付けられている。黒質緻密部自体も、Ventral Tier（A9v）と、カルビンディン（calbindin）陽性のDorsal Tier（A9d）とに区別される。背側部A9dは、A8やA10と互いに関連が深い。緻密部ドーパミン作動性ニューロンの長い樹状突起はGABA作動性の線条体入力を受ける。緻密部のニューロンはまた網様部のGABA作動性ニューロンの軸索側枝からの抑制性入力を受けている。これらのニューロンは軸索を黒質線条体路に沿って線条体に投射し、神経伝達物質のドーパミンを分泌する。ドーパミン作動性軸索はまたその他の大脳基底核を構成する神経核にも投射しており、それらには淡蒼球、黒質網様部、視床下核などが含まれる。
ゆるく堆積した砂層などは、逆に振動を受けて体積が減少することがある。これを負のダイラタンシーという。負のダイラタンシーにより粒子間に含まれている液体が余分になり、これが潤滑剤の作用をして強度が著しく減る。軟弱地盤の砂層が地震の時液状化して、地表が陥没したり、建物が傾いたりして大きな被害が生じることもある。雪崩や地震などの現象にも負のダイラタンシーが関係している。ダイラタンシーの作用で液体を吸いこんで固化したものも、外力を除けば再び流動性を回復する。沈澱反応でつくった微細紛末を濾そうとして減圧にすると、液が表面から消えるが下へは出てこない。減圧をやめると再び表面に惨み出てくる。こうしていつまでも引けないことがある。ジャガイモ澱粉（片栗粉）を少量の水でペーストにする。これは静かに流れる高粘性流体であるが、手で強く掴むと瞬峙に表面の水が吸いこまれてもろい固体となって割れる。破片は机上に落ちて再び流れてひろがる。例えば、おなじ大きさの球形粒子の水を吸った状態を考える。立体幾何学的な計算によると最密充填（六方晶系充填）では空隙率は25.95％である。この空隙を埋めるに足る水があれば系は静かに流れることができる。ところが急激な強い外力が加えられると粒子が粗な充填位置に移動し、最粗充填すなわち等軸晶系充填になると空隙率は47.64％になる。ゆえに水は全部内部へ吸いこまれてまだ足りず、水分のない状態でこすり合う粒子ができる。表面の水が中へ吸いこまれ、体積が幾分膨張し、流動性が失われてもろい固体となるのはこのためである。粉粒体と言うより懸濁液という方が近い状態でも、ダイラタンシーの影響で普通の液体とは違う現象が起きる。そこで「粘度がせん断速度増大によって上昇する現象をダイラタンシーという」という定義がFreundlichにより、レオロジーの立場から定義を拡張して使われるようになった。ダイラタンシー（せん断濃密化とも）材料、ダイラタンシー液体という言葉がずりひずみ速度が大きくなると粘度が上昇するものに対して使われることもある。Shear thickening fluid (STF)という言い方もある。