Der Thalamus, abgeleitet vom griechischen Wort für „Kammer“, thálamos, ist der Teil des Gehirns, der für die Signalweiterleitung und -priorisierung verantwortlich ist. Es besteht aus zwei knollenförmigen Regionen, dem Thalami, symmetrisch um die Mittellinie des Gehirns. Sie sind so nah am Zentrum des Gehirns, dass sie gelegentlich miteinander verbunden sind, aber normalerweise nicht. Der Thalamus ist Teil des limbischen Systems, der Region des Gehirns, die hauptsächlich mit Emotionen verbunden ist.
Der Thalamus ist vor allem als letzte Relaisstation für Wahrnehmungsdaten bekannt, bevor diese an die Großhirnrinde weitergegeben werden. Es erhält Input von verschiedenen Gehirnbereichen, in erster Linie einschließlich aller Sinne außer dem Geruchssinn. Es ist auch für die Regelung der Motorsteuerung verantwortlich.
Der Sinnesapparat des menschlichen Körpers registriert eine enorme Menge an Informationen, weit mehr Informationen, als sinnvoll genutzt werden können. Der Thalamus schließt sich einer Reihe anderer Maschinen an, deren Zweck es ist, sensorische Informationen in eine besser interpretierbare und handhabbare Form für höhere Gehirnabschnitte zu destillieren. Der Thalamus steht mit der Großhirnrinde in einer engen Beziehung mit zahlreichen gegenseitigen Verbindungen. Diese Verbindungen bilden die thalamakortikale Schleife.
Da der Thalamus der Kern so vieler Weiterleitungsaktivitäten ist, wurde er lange Zeit als Rosetta-Stein des Nervensystems angesehen, der viele Einblicke in die Bedeutung und Richtung verschiedener neuronaler Signale gibt. Der Thalamus moduliert auch Erregungsmechanismen, hält die Wachsamkeit aufrecht und lenkt die Aufmerksamkeit auf sensorische Ereignisse.
Der Thalamus besteht aus drei Kreisen: den spezifischen Kernen, der Formatio reticularis und dem intralaminaren Kreis. Die spezifischen Kerne sind dafür verantwortlich, die Großhirnrinde zu scannen und aktive Gehirnregionen zu bestimmen, die mit etwa 40 Hz feuern, und diese Informationen dann an den Rest des Thalamus weiterzugeben. Die Formatio reticularis macht ständig intelligente Vermutungen darüber, welches Sinnesobjekt diese Aktivierungsmuster erzeugt. Die intralaminare Schaltung vergleicht diese Musterschätzungen mit ähnlichen Mustern im Speicher. Alle diese Schaltkreise arbeiten zusammen, um einen kohärenten Rahmen für die Interpretation eingehender sensorischer Daten zu erzeugen.