تالاموس متشکل از مجموعه بزرگی از گروه‌های نورونی در دیانسفال می‌باشد و در اعمال حسی، حرکتی و لیمبیک شرکت شرکت می‌کند. در واقع همه اطلاعاتی که به قشر می‌رسند توسط تالاموس پردازش می‌شوند و به همین دلیل به تالاموس، «دروازه قشر مغز» گفته می‌شود. تالاموس را می‌توان به هسته‌هایی تقسیم کرد که یا به طور منتشر در نئوکورتکس پخش شده‌اند و یا به طور اختصاصی به نواحی مجزا و مشخصی در نئوکورتکس و سیستم لیمبیک اطلاعات می‌فرستند.
هسته‌هایی که به طور منتشر به نواحی گسترده‌ای در نئوکورتکس اطلاعات می‌فرستند، هسته‌های خط وسط و داخل تیغه‌ای هستند. هسته‌هایی که به نواحی خاصی اطلاعات می‌فرستند شامل هسته‌های رله کننده حسی اختصاصی و هسته‌های مربوط به مکانیسم‌های کنترلی وابران می‌باشند. هسته‌های رله کننده حسی اختصاصی شامل اجسام زانویی داخلی و خارجی که ایمپالس‌های شنوایی و بینایی را به قشرهای شنوایی و بینایی رله می‌کنند و هسته های شکمی خلفی طرفی (VPL) و شکمی خلفی میانی (VPM) که ایمپالس‌های حسی پیکری را به شکنج خلف مرکزی رله می‌کنند، می‌باشند. هسته‌های شکمی قدامی و شکمی طرفی با اعمال حرکتی سر و کار دارند و این هسته‌ها اطلاعات ورودی را از عقده‌های قاعده‌ای و مخچه می‌گیرند و به قشر حرکتی مخابره می‌کنند. هسته‌های قدامی آوران‌هایی را از اجسام پستانی دریافت کرده و به قشر لیمبیک می‌فرستند که احتمالاً با حافظه و هیجانات در ارتباط هستند. اکثر هسته‌های تالاموسی فوق ذکر نورون‌های حرکتی هستند که گلوتامات آزاد می‌سازند. تالاموس همچنین دارای نورون‌های مهاری در هسته مشبک تالاموس می‌باشد. این نورون‌ها گابا آزاد کرده و برخلاف سایر نورون‌های تالاموسی آکسون‌های این نورون‌های مهاری به قشر نمی‌روند. در عوض آنها نورون‌های واسطه‌ای (اینترنورون) در تالاموس هستند که پاسخ سایر نورون‌های تالاموسی به اطلاعات آمده از قشر را تعدیل و تنظیم می‌کنند.
