El tálamo es la estructura más voluminosa del hipocampo. Los estímulos sensoriales que llegan al cerebro, con excepción del olfato (debido a que las vías olfatorias se desarrollan en el embrión antes que el tálamo y estas llegan directamente al cerebro), deberán pasar previamente por el tálamo. Se trata de un derivado conformado por 80 núcleos neuronales agrupados en territorios determinados. 

Los estímulos dirigidos a la corteza cerebral son filtrados en el tálamo, donde se decide si siguen o terminan su camino, si son triviales (por eso no sentimos la ropa que llevamos puesta o un sonido de fondo si no nos esforzamos en sentirlo). También, al estar conectado a la corteza cerebral, si hay una disfunción en el tálamo afecta a la corteza.