O núcleo subtalâmico é um aglomerado de neurônios encontrados no cérebro da maioria dos mamíferos, incluindo humanos. Faz parte dos gânglios da base, uma coleção de núcleos neuronais que auxiliam na coordenação do movimento voluntário. O disparo sincronizado pelos núcleos subtalâmicos e pelos neurônios vizinhos do globus pallidus funciona como marcapasso de todos os gânglios da base e é necessário para um controle estável do movimento nos membros. O aumento da atividade anormal do núcleo subtalâmico ocorre em distúrbios do movimento como a doença de Parkinson e a doença mais rara chamada hemibalismo.
Os gânglios basais do cérebro incluem o núcleo subtalâmico, juntamente com regiões relacionadas, como o estriado e a substância negra. Todos esses núcleos moderam as vias cerebrais importantes para o controle do movimento voluntário. Eles são excitatórios, o que significa que trabalham por neurônios excitantes para disparar eletricamente. Juntamente com o cerebelo, que controla o movimento através da inibição, os gânglios da base são uma das duas principais regiões envolvidas na execução do movimento voluntário. Os núcleos subtalâmicos estão anatomicamente próximos ao tálamo e se comunicam com ele, daí o nome.
Funcionalmente, o núcleo subtalâmico está intimamente associado ao globus pallidus, uma região próxima dos gânglios da base. Esses grupos neuronais são marcapassos, o que significa que eles disparam em sincronia um com o outro e, assim, excitam quaisquer neurônios aos quais estão conectados. Nos gânglios da base dos primatas, os núcleos subtalâmicos recebem feedback dos neurônios do córtex cerebral que direcionam o movimento voluntário. Assim, faz parte do caminho que liga o planejamento de um movimento no córtex às partes do cérebro que controlam sua execução muscular.
A atividade anormal do núcleo subtalâmico também tem sido implicada na disfunção motora da doença de Parkinson. Os pesquisadores observaram que a destruição dessa área devido a acidente vascular cerebral e outras lesões geralmente melhorava o movimento nos pacientes. Para o tratamento de Parkinson, alguns neurocirurgiões desenvolveram um procedimento projetado para imitar os bons efeitos desse dano ao núcleo subtalâmico. Chamada de estimulação cerebral profunda, é realizada pela colocação cirúrgica de eletrodos nos gânglios da base, usando pulsos elétricos para interromper a atividade neuronal selecionada em determinadas áreas. Alguns ensaios clínicos indicaram que o procedimento era um tratamento médico mais eficaz em pacientes com sintomas graves de Parkinson.
O hemibalismo é um distúrbio de movimento muito raro, caracterizado por movimentos violentos de arremesso do braço em um lado do corpo. Geralmente resulta de danos ao núcleo subtalâmico, embora a morte celular em outras partes dos gânglios da base possa causar formas mais leves de seus sintomas. Qualquer doença neurológica que ataca os núcleos que afetam o movimento voluntário pode potencialmente causar hemibalismo. Pode resultar da privação de oxigênio devido a acidente vascular cerebral ou trauma. A gravidade do hemibalismo depende da extensão do dano celular.