Le faisceau de la punition (PVS), que l'on désigne maintenant plus communément comme le faisceau du renforcement négatif, utilise des aires cérébrales et des neuromédiateurs différents. ⁽¹⁾

Ce système fait appel comme médiateur chimique à l'acétylcholine, il est dit « cholinergique ». ⁽²⁾

Les aires les plus importantes pour ce faisceau sont la substance grise périaqueducale, l'hippocampe ventral, l'amygdale dorso-médiane et l'hypothalamus latéral.

Si on pose une électrode sur le PVS du rat avec le même levier utilisé pour déclencher une légère impulsion électrique et qu'il active ce levier par inadvertance, il va ressentir une douleur et ne touchera plus au levier. ⁽³⁾

Si le rat se trouve dans l'impossibilité de fuir, la douleur le rend aussitôt agressif.

Mais si la lutte ou la fuite permettent d'éviter la punition, l'action sera alors perçue comme efficace puisqu'elle évite la sensation désagréable ou la douleur, l'action sera alors renforcée positivement par l'activation du système de récompense.

Dans tous les cas , il y aura mémorisation du résultat (action efficace ou inefficace) et de l'émotion, l'affect qui accompagne l'action (sensation agréable ou désagréable).

Cette émotion associée à ce comportement lui permettra, dans l'avenir, de reproduire ce qui est agréable et d'éviter ce qu'il a enregistré comme désagréable.

La mémorisation, qui peut durer de quelques jours jusqu’à devenir définitive, passe par le système limbique pour fixer les informations dans le cortex.