Ο θάλαμος, που δημιουργήθηκε από την ελληνική λέξη «θάλαμος», thálamos, είναι το τμήμα του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση σήματος και την ιεράρχηση προτεραιοτήτων. Αποτελείται από δίδυμες περιοχές σε σχήμα βολβού, το θαλάμι, συμμετρικές ως προς τη μεσαία γραμμή του εγκεφάλου. Βρίσκονται τόσο κοντά στο κέντρο του εγκεφάλου που κατά καιρούς διασυνδέονται, αλλά συνήθως όχι. Ο θάλαμος είναι μέρος του μεταιχμιακού συστήματος, η περιοχή του εγκεφάλου που σχετίζεται σε μεγάλο βαθμό με τα συναισθήματα.
Ο θάλαμος είναι πιο γνωστός ως ο τελικός σταθμός αναμετάδοσης για τα αντιληπτικά δεδομένα πριν μεταφερθεί στον εγκεφαλικό φλοιό. Λαμβάνει πληροφορίες από διάφορες περιοχές του εγκεφάλου, συμπεριλαμβανομένων κυρίως όλων των αισθήσεων εκτός από την όσφρηση. Είναι επίσης υπεύθυνο για τη ρύθμιση του ελέγχου κινητήρα.
Η αισθητηριακή συσκευή του ανθρώπινου σώματος καταγράφει μια τεράστια ποσότητα πληροφοριών, πολύ περισσότερες πληροφορίες από αυτές που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σωστά. Ο θάλαμος συνδέεται με μια σειρά άλλων μηχανημάτων, σκοπός των οποίων είναι η απόσταξη των αισθητηριακών πληροφοριών σε μια πιο ερμηνεύσιμη και διαχειρίσιμη μορφή για υψηλότερα τμήματα του εγκεφάλου. Ο θαλάμος ασχολείται με μια στενή σχέση με τον εγκεφαλικό φλοιό, με πολυάριθμες αμοιβαίες συνδέσεις. Αυτές οι συνδέσεις αποτελούν τον θαλαμοφλοιώδη βρόχο.
Επειδή ο θάλαμος είναι ο πυρήνας τόσων δραστηριοτήτων αναμετάδοσης, θεωρείται από καιρό ως η πέτρα Rosetta του νευρικού συστήματος, δίνοντας μεγάλη εικόνα για τη σημασία και την κατεύθυνση των διαφόρων νευρωνικών σημάτων. Ο θάλαμος διαμορφώνει επίσης τους μηχανισμούς διέγερσης, διατηρεί την εγρήγορση και στρέφει την προσοχή στα αισθητήρια γεγονότα.
Ο θάλαμος αποτελείται από τρία κυκλώματα: τους συγκεκριμένους πυρήνες, τον δικτυωτό σχηματισμό και το ενδολαμφικό κύκλωμα. Οι συγκεκριμένοι πυρήνες είναι υπεύθυνοι για τη σάρωση του εγκεφαλικού φλοιού και τον προσδιορισμό των ενεργών περιοχών του εγκεφάλου, εκείνων που πυροδοτούν στα 40Hz περίπου, και στη συνέχεια μεταδίδουν αυτές τις πληροφορίες στον υπόλοιπο θάλαμο. Ο δικτυωτός σχηματισμός κάνει συνεχώς έξυπνες εικασίες για το ποιο αισθητήριο αντικείμενο δημιουργεί αυτά τα μοτίβα ενεργοποίησης. Το ενδοαγγειακό κύκλωμα συγκρίνει αυτές τις εικασίες προτύπων με παρόμοια μοτίβα στη μνήμη. Όλα αυτά τα κυκλώματα συνεργάζονται για να παράγουν ένα συνεκτικό πλαίσιο για την ερμηνεία των εισερχόμενων αισθητηριακών δεδομένων.