O tálamo é conhecido por ter várias funções. Acredita-se geralmente age como um tradutor para que vários “inputs” pré-talâmicos são transformados em uma forma legível pelo córtex cerebral.O tálamo é uma região de substância cinzenta  do  encéfalo.  São  duas massas  neuronais  situadas  na profundidade dos hemisférios cerebrais (Figura). Quase  todos  os  sinais  nervosos ascendentes que vão para o córtex fazem sinapse nos  núcleos  do  tálamo  onde  são reorganizados  e/ou  controlados,  com exceção do sentido do olfato.

O  córtex  opera  em  íntima  associação com  o  tálamo  e  pode  ser  considerado uma  unidade  tanto  anatômica  quanto funcional.  Basta  dizer  que  todas  as áreas  do  córtex  cerebral  mantém extensas conexões eferentes e eferentes  com  as  estruturas  mais profundas  do  cérebro,  particularmente o tálamo. Assim todas as vias provenientes dos órgãos sensoriais para o córtex (com exceção da maioria das olfativas) atravessam o tálamo. A figura ilustra a grande quantidade de núcleos específicos do tálamo, com ações variadas. O tálamo também desempenha um papel importante na regulação estados de sono e vigília.

Síndrome Talâmica – A síndrome talâmica é um bom exemplo da complexidade das funções do tálamo. O núcleo ventral póstero-lateral (veja figura) pequena estrutura do tálamo é a conexão talâmica para as vias que conduzem as sensibilidades tátil, térmica e dolorosa e profunda consciente. Sua lesão, por isquemia, infecções ou trauma produz uma série de sinais e sintomas interpretados como Síndrome Talâmica de Déjerine-Roussy. Esta síndrome apresenta-se com anestesia para todas as formas de sensibilidade no hemicorpo contralateral à área lesada. Ocorre a dor talâmica, caracterizada por sua intensidade, de difícil controle. Pode perder a capacidade de conhecer, pela percepção táctil, a natureza, forma e propriedades físicas dos objetos nome científico = estereognosia); ataxia e tremor contralateral; hemianopsia homônima, quando a lesão compromete os núcleos posteriores do tálamo e hemiplegia contralateral com déficit motor discreto.