Los cuerpos mamilares son dos estructuras, el núcleo mamilar medial y el núcleo mamilar lateral, que se encuentran en la parte inferior del cerebro y se consideran partes del sistema límbico. Ambos están vinculados al hipotálamo a través de una ruta nerviosa llamada fórnix y presentan una serie de proyecciones neurales que se conectan a otras partes del cerebro. Los cuerpos mamilares también son un transmisor de señales que viajan desde el hipocampo y la amígdala al tálamo, un sistema llamado circuito de Papez. Son importantes para el procesamiento de la memoria, por lo que el daño causado por la destrucción física o las deficiencias nutricionales puede conducir a la amnesia.
Tanto el núcleo mamilar lateral como el medial tienen conexiones tanto con el hipocampo como con el tálamo, transportados por fibras nerviosas a través del fórnix. Los núcleos se conectan con las mismas partes del cerebro, aunque cada uno está vinculado a diferentes secciones de las mismas estructuras. También tienen diferentes funciones, ya que el núcleo mamilar medial tiene células que se disparan de acuerdo con la dirección a la que se enfrenta y la rapidez con que se mueve la cabeza. También hay células que hacen esto en el tálamo y el área del hipocampo.
Los núcleos mediales de los cuerpos mamilares se componen de uno a cinco subnúcleos según el tipo de animal, mientras que el núcleo mamilar lateral contiene las neuronas más grandes del sistema. Las señales celulares para el movimiento de la cabeza y el ángulo en el núcleo lateral se transmiten al hipocampo, lo que genera un ritmo theta que es importante para la memoria espacial. Las células en el núcleo mamilar medial se disparan en el mismo patrón que las del hipocampo, y los cuerpos mamilares parecen transmitir este ritmo a otras áreas.
El daño a los cuerpos mamilares conduce a la amnesia. El estudio de la pérdida de memoria debido a dicho daño o por una deficiencia de tiamina se estudió a fines del siglo XIX y se conoce como síndrome de Wernicke-Korsakov. La amnesia caracterizada por una pérdida de recuerdos después de un evento traumático es común con esta afección, pero los recuerdos a largo plazo pueden no verse afectados. Las lesiones en esta área y otras partes del sistema límbico a menudo se encuentran en personas con amnesia crónica, y la hipoxia debida a la apnea del sueño también puede causar daños.
Los cuerpos mamilares forman un componente crucial de los circuitos del cerebro. Conectados integralmente con otras áreas del cerebro, los biólogos pensaron que eran otra sección del hipotálamo. La memoria, el reconocimiento, la conciencia espacial y la interpretación del contexto de los eventos se ven afectados cuando el área está dañada o es disfuncional.