Ο θάλαμος είναι μια ζευγαρωμένη δομή φαιάς ουσίας που βρίσκεται κοντά στο κέντρο του εγκεφάλου, ακριβώς πάνω από το εγκεφαλικό στέλεχος. Σχεδόν όλες οι αισθητηριακές πληροφορίες - όραση, ακοή, αφή, γεύση - περνούν από τους πυρήνες του θαλάμου πριν φτάσουν στον εγκεφαλικό φλοιό. Η μόνη σημαντική εξαίρεση είναι η όσφρηση.

Κάθε αισθητηριακή λειτουργία έχει τον δικό της αναμεταδότη πυρήνα. Ο πλάγιος γονατώδης πυρήνας χειρίζεται την όραση, ο έσω γονατώδης πυρήνας χειρίζεται την ακοή και ο κοιλιακός οπίσθιος πυρήνας χειρίζεται τη σωματοαίσθηση. Αυτοί οι πυρήνες δεν απλώς μεταδίδουν σήματα, αλλά τα φιλτράρουν και τα διαμορφώνουν ανάλογα με την κατάσταση προσοχής και το συμπεριφορικό πλαίσιο.

Ο θάλαμος συμμετέχει επίσης στον κινητικό έλεγχο και στη ρύθμιση του ύπνου και της αφύπνισης. Οι αμοιβαίες συνδέσεις με τον φλοιό σχηματίζουν βρόχους που βοηθούν στη διατήρηση της φλοιώδους δραστηριότητας. Η βλάβη σε συγκεκριμένες περιοχές του θαλάμου μπορεί να προκαλέσει αισθητηριακή απώλεια, εξασθένηση της μνήμης ή διαταραχές της συνείδησης.

• Κεντρικός σταθμός αναμετάδοσης αισθητηρίων οργάνων
• Ρυθμίζει τη ροή πληροφοριών προς τον φλοιό
• Συμμετέχει στη ρύθμιση του ύπνου-αφύπνισης
• Αμοιβαίες συνδέσεις με φλοιώδεις περιοχές

Η κεντρική του θέση και οι εκτεταμένες συνδέσεις του καθιστούν τον θάλαμο κρίσιμο κόμβο τόσο για τις αισθήσεις όσο και για την ανώτερη γνωστική λειτουργία.