在大脑生化领域的深入研究，导致了多巴胺在PD中重要作用的发现。多巴胺的发现应归功于Guggenheim在1913年的研究。但PD患者主要是由于纹状体内多巴胺含量持续的减少而引起的观点则到差不多50年后才被证实。左旋多巴的治疗开始于1961-1965年，在1968年当这种药物在世界范围内广泛应用时，由于多数患者服药后半小时左右就出现明显甚至是神奇的疗效，因此，PD则被认为是一种内科疾病而不是外科疾病。患者根据神经内科学家建议而常常拒绝手术治疗，因为手术疗效不肯定而且具有一定的并发症和风险。而L-dopa可从内科角度减轻以前需要外科治疗的大多数临床症状。另外，L-dopa可协助减轻那些外科治疗无效的而又十分明显及具有致残性的症状：运动过缓症。左旋多巴及其它多巴胺类药物的疗效是如此显著，以致于手术治疗PD的例数显著减少，直至几乎消失。神经外科手术方法治疗运动失调性疾病被认为无出路，特别由于其仍然存在的手术适应症而药物又无法控制的一些病症，如肌张力障碍、多发性震颤、外伤后和中风后运动失调等采用丘脑毁损术后疗效尽管非常明显也无法改善病人基本拒绝手术的状况。甚至原发性震颤，这是丘脑毁损术的最佳适应症也在经历着由于药物治疗而带来的痛苦冲击，虽然药物治疗对其完全没有效果，但由于多巴胺类药物治疗明显的安全性和可推测的可逆性作用，神经学家开始考虑手术的危险而决意拒绝手术。因此随着L-dopa的出现立体定向外科时代似乎结束了，在1968年之后很少有病人要求手术治疗。立体定向技术步入低谷期。

然而，在L-dopa出现不到10年的时间里，第一个意想不到的药物副作用开始出现，神经内科学家及其患者开始面对这种戏剧性的和有明显缺陷的异常的不自主运动，这些症状甚至比原有的帕金森病症状更加难以忍受，而且还无法控制，只有停药后才会减轻或消失。左旋多巴/卡比多巴对大部分病人刚开始很有效。在大部分病例中，此类药物疗法可将震颤控制到人们可接受的程度，对僵硬和行动迟缓也有帮助，能维持帕金森病患者的生活质量好多年。不过帕金森病是一种慢性进行性疾病，其病程发展并不能被药物治疗而逆转。大多数初期对左旋多巴/卡比多巴具有良好疗效的病人最终发展成具有致残性的晚期症状。长期的药物治疗导致一些药物的副作用。随着药物剂量的增加疗效逐渐减低并出现开-关现象。此外，当左旋多巴的剂量增加用于控制运动迟缓、僵直和腿痉挛时，会出现严重的药物诱导的异常的不自主运动障碍，这种运动障碍随着时间的推移而进展并且药物治疗无法控制。这种副作用不仅限制了药物自身的使用，而且其不断的发展带来了他们自身的并发症，其中某些并发症属于精神异常范畴，L-dopa治疗的全盛期也由此衰退了。二十世纪70年代中期，对左旋多巴及其类似药物有了相当的认识经验后，很多神经内科学家开始重新考虑外科手术作为药物治疗的有效补充手段。人们开始把注意力重新回到外科治疗。
在这个时期虽然立体定向技术步入低谷期，但仍然出现了一些甚至显著的技术进步，特别是在这个时期末的时候。在70年代末期，一系列科学技术的发展导致了立体定向外科的再生，而且其发展潜能更大。首先计算机科学的进步促进了CT技术的发展，并使其与立体定向技术快速结合。其结果是使立体定向外科领域扩展至神经外科领域的每一个角落。CT扫描和定向手术的结合是非常自然的。他们都依靠对脑内结构的空间鉴定。那些被用作立体定向标记物的结构在CT扫描中能够被显示，他们的数据可被储存并组织起来。出现了图像引导技术使靶点定位更精确，并使定向技术的适应症明显增加。其次在70年代末期微电极记录技术得到明显改善，使其对临床治疗更加实用。它能使靶点(如狭小的Vim)定位更加精确。同时在这个时期立体定向放射外科取得了明显的进步，适应症明显增加。