Intrarea senzorială este direcționată către cortexul cerebral printr-o structură numită talamus. Multe grupuri distincte de neuroni cuprind talamusul, iar unul dintre acestea este nucleul geniculat medial (MGN), numit și corpul geniculat medial. MGN este implicat în procesarea auditivă și în direcționarea atenției către stimuli auditivi specifici. Răspunsurile de frică condiționată care implică stimuli auditivi folosesc, de asemenea, această structură în creier.
În interiorul nucleului geniculat medial există mai multe subnuclee, fiecare având propriile neuroni și funcții specializate. Aceste regiuni au surse multiple de intrare, dar toate primesc informații de la coliculul inferior, zona inițială către care informațiile auditive sunt direcționate de la creier. În plus, toate trimit proiecții către cortexul auditiv și alte zone ale creierului. Prima subzonă, subnucleul ventral, conține celule care se activează ca răspuns la anumite frecvențe sonore. Informațiile despre intensitatea sunetelor și modul în care frecvența și intensitatea diferă între urechi sunt, de asemenea, transmise creierului prin aceste celule specifice.
Un alt subnucleu al nucleului geniculat medial este subnucleul dorsal. Unele celule din această zonă par să răspundă atât la sunete, cât și la alte intrări senzoriale, cum ar fi atingerea. Ele pot juca, de asemenea, un rol în procesarea sunetelor complexe, deoarece răspund la o varietate de frecvențe. Această zonă pare a fi capabilă de modificare prin învățare.
A treia subzonă principală a nucleului geniculat medial este subnucleul medial. Celulele din această zonă procesează durata și intensitatea sunetului. De asemenea, par să răspundă la game mici de frecvențe, în loc de o singură frecvență. Alți stimuli senzoriali, cum ar fi informațiile vizuale, par să influențeze modul în care aceste celule răspund la sunet.
Multe celule din nucleul geniculat medial trimit proiecții către amigdala, o regiune a creierului implicată atât în învățarea, cât și în exprimarea răspunsurilor de frică. Activarea celulelor din MGN care produc neurotransmițătorul chimic glutamat permite exprimarea răspunsurilor de frică auditive învățate. Aceleași celule par să fie, de asemenea, implicate în stingerea răspunsului la frică.
Celulele din MGN care răspund la stresul auditiv fac acest lucru într-un model specific. Aceste celule sunt implicate în crearea anumitor acid ribonucleic (ARN) numit c-fos. Acest proces pare să aibă ca rezultat producerea de hormoni de stres, numiți corticosteroizi, de către hipotalamus. Învățarea răspunsurilor la frică pare să depindă, cel puțin parțial, de această inducție inițială a ARN și de răspunsul la stres.