Questa malattia del sistema nervoso centrale, come molti altri disturbi legati alla memoria procedurale, comporta cambiamenti nella zona del cervello sottocorticale nota come striato. Quest'area, e i circuiti cerebrali che interagiscono strettamente con essa dai gangli della base, sono colpiti sia strutturalmente sia a livello più funzionale nelle persone affette dalla sindrome di Tourette. La letteratura su questo argomento dimostra che esistono molte forme distinte di memoria procedurale. Quello più rilevante nella sindrome di Tourette è legata al processo di acquisizione delle abilità che lega gli stimoli alla risposta durante l'apprendimento procedurale.