A talamusz egy párosított szürkeállomány-szerkezet, amely az agy középpontja közelében, közvetlenül az agytörzs felett helyezkedik el. Szinte minden érzékszervi információ – látás, hallás, tapintás, ízlelés – áthalad a talamusz magjain, mielőtt elérné az agykérget. Az egyetlen fő kivétel a szaglás.

Minden érzékszervi modalitásnak megvan a saját közvetítő magja. A nucleus genicularis lateralis a látásért, a nucleus genicularis medialis az hallásért, a nucleus ventralis posterior pedig a szomatoszenzációért felelős. Ezek a magok nem csupán továbbítják a jeleket, hanem a figyelmi állapotnak és a viselkedési kontextusnak megfelelően szűrik és modulálják azokat.

A talamusz részt vesz a motoros szabályozásban, valamint az alvás és az ébrenlét szabályozásában is. A kéreggel való kölcsönös kapcsolatok hurkokat alkotnak, amelyek segítenek fenntartani a kéreg aktivitását. A talamusz egyes régióinak sérülése érzékszervi kiesést, memóriazavart vagy tudatzavarokat okozhat.

• Központi szenzoros reléállomás
• Modulálja az információáramlást a kéregbe
• Részt vesz az alvás-ébrenlét szabályozásában
• Kölcsönös kapcsolatok kérgi területekkel

Központi elhelyezkedése és széleskörű összeköttetései miatt a talamusz kritikus központ mind az érzékelés, mind a magasabb szintű kogníció szempontjából.