Subtalamuksen ydin on neuroniryhmä, joka löytyy useimpien nisäkkäiden, myös ihmisten, aivoista. Se on osa basaaliganglioita, kokoelma hermosolujen ytimiä, jotka auttavat vapaaehtoisen liikkeen koordinoinnissa. Synkronoitu laukaisu subtalamuksen ytimien ja globus palliduksen viereisten neuronien välillä toimii koko basaalisen ganglion sydämentahdistimena, ja ne ovat välttämättömiä raajojen liikkeen vakaalle hallitsemiselle. Subtalamuksen ytimen lisääntynyt epänormaali aktiivisuus esiintyy liikehäiriöissä, kuten Parkinsonin tauti ja harvinaisempi sairaus, jota kutsutaan hemiballismukseksi.
Aivojen basaaliset ganglionit sisältävät subtalamuksen ytimen sekä siihen liittyvät alueet, kuten juova- ja substantia nigra. Kaikki nämä ytimet säätelevät aivojen reittejä, jotka ovat tärkeitä vapaaehtoisen liikkeen hallitsemiseksi. Ne ovat kiihottavia, mikä tarkoittaa, että ne toimivat jännittävien neuronien avulla ampumaan sähköisesti. Pikkuaivojen ohella, jotka ohjaavat liikettä estämisen kautta, basaaliset ganglionit ovat yksi kahdesta pääalueesta, jotka osallistuvat vapaaehtoisen liikkeen toteuttamiseen. Subtalamuksen ytimet ovat anatomisesti lähellä talamusta ja kommunikoivat sen kanssa, joten niiden nimi.
Toiminnallisesti subtalamuksen ydin liittyy läheisesti globus pallidusiin, joka on basaaliganglionien läheinen alue. Nämä hermosoluryhmät ovat sydämentahdistimia, mikä tarkoittaa, että ne laukaisevat synkronoituna keskenään ja siten herättävät kaikki neuronit, joihin ne ovat yhteydessä. Kädellisten basaaliganglioissa subtalamuksen ytimet saavat palautetta aivokuoren neuroneilta, jotka ohjaavat vapaaehtoista liikettä. Siten se on osa reittiä, joka yhdistää aivokuoren liikkeen suunnittelun aivojen osiin, jotka ohjaavat sen lihasten suorittamista.
Subtalamuksen ytimen epänormaali aktiivisuus on myös liittynyt Parkinsonin taudin motoriseen toimintahäiriöön. Tutkijat ovat havainneet, että tämän alueen tuhoutuminen aivohalvauksen ja muiden vammojen vuoksi tyypillisesti paransi potilaiden liikettä. Jotkut neurokirurgit ovat kehittäneet Parkinsonin taudin hoitoon menettelyn, joka on suunniteltu jäljittelemään tämän vaurion hyviä vaikutuksia subtalaamiseen ytimeen. Sitä kutsutaan syväaivostimulaatioksi, ja se suoritetaan kirurgisesti sijoittamalla elektrodit basaaliganglioihin käyttämällä sähköisiä pulsseja häiritsemään valittujen hermosolujen toimintaa tietyillä alueilla. Jotkut kliiniset tutkimukset osoittivat, että menettely oli tehokkaampi lääketieteellinen hoito potilailla, joilla oli vaikeita Parkinsonin oireita.
Hemiballismus on hyvin harvinainen liikehäiriö, jolle on tunnusomaista käsivarren väkivaltaiset heiluvat liikkeet kehon toisella puolella. Se johtuu yleensä subtalamuksen ytimen vaurioitumisesta, vaikka solukuolema muualla basaalijärjestelmässä voi aiheuttaa lievempiä oireita. Kaikki neurologiset sairaudet, jotka hyökkäävät vapaaehtoiseen liikkeeseen vaikuttavia ytimiä vastaan, voivat mahdollisesti aiheuttaa hemiballismuksen. Se voi johtua aivohalvauksen tai trauman aiheuttamasta hapenpuutteesta. Hemiballismin vakavuus riippuu soluvaurioiden laajuudesta.