Đồi thị là một cấu trúc đối xứng gồm chất xám nằm gần trung tâm não, ngay phía trên thân não. Hầu hết tất cả thông tin cảm giác—thị giác, thính giác, xúc giác, vị giác—đều đi qua các nhân đồi thị trước khi đến vỏ não. Ngoại lệ duy nhất là khứu giác.

Mỗi giác quan đều có nhân dẫn truyền riêng. Nhân thể vân bên xử lý thị giác; nhân thể vân giữa xử lý thính giác; nhân thể vân bụng sau xử lý cảm giác thân thể. Các nhân này không chỉ đơn thuần truyền tín hiệu; chúng còn lọc và điều chỉnh tín hiệu theo trạng thái chú ý và bối cảnh hành vi.

Vùng đồi thị cũng tham gia vào việc điều khiển vận động và điều hòa giấc ngủ và sự tỉnh táo. Các kết nối hai chiều với vỏ não tạo thành các vòng lặp giúp duy trì hoạt động của vỏ não. Tổn thương ở các vùng cụ thể của đồi thị có thể gây ra mất cảm giác, suy giảm trí nhớ hoặc rối loạn ý thức.

• Trạm chuyển tiếp cảm giác trung tâm
• Điều chỉnh luồng thông tin đến vỏ não
• Tham gia vào quá trình điều chỉnh giấc ngủ - thức tỉnh.
• Các kết nối tương hỗ với các vùng vỏ não

Vị trí trung tâm và mạng lưới kết nối rộng khắp khiến đồi thị trở thành trung tâm quan trọng cho cả cảm giác và nhận thức bậc cao.