Subtalaminis branduolys yra neuronų sankaupa, randama daugumos žinduolių, įskaitant žmones, smegenyse. Tai yra bazinių ganglijų, neuronų branduolių rinkinio, padedančio koordinuoti savanorišką judėjimą, dalis. Sinchroninis šaudymas iš subtalaminių branduolių ir gretimų globus pallidus neuronų veikia kaip visų bazinių ganglijų širdies stimuliatorius ir yra būtinas stabiliai galūnių judesių kontrolei. Padidėjęs nenormalus subtalaminio branduolio aktyvumas atsiranda esant judėjimo sutrikimams, tokiems kaip Parkinsono liga ir retesnė liga, vadinama hemibalizmu.
Smegenų baziniai ganglijos apima subtalaminį branduolį kartu su susijusiais regionais, tokiais kaip ruožas ir juodoji medžiaga. Visi šie branduoliai reguliuoja kelius smegenyse, kurie yra svarbūs valingo judėjimo kontrolei. Jie yra sužadinami, o tai reiškia, kad jie veikia jaudindami neuronus, kad šautų elektra. Kartu su smegenėlėmis, kurios kontroliuoja judesį per slopinimą, baziniai ganglijai yra vienas iš dviejų pagrindinių regionų, susijusių su savanorišku judėjimu. Subtalaminiai branduoliai yra anatomiškai arti talamo ir su juo bendrauja, todėl jie vadinasi.
Funkciniu požiūriu subtalaminis branduolys yra glaudžiai susijęs su globus pallidus, netoliese esančiu bazinių ganglijų regionu. Šios neuronų grupės yra širdies stimuliatoriai, o tai reiškia, kad jos veikia sinchroniškai viena su kita ir taip sužadina visus neuronus, prie kurių yra prijungti. Primatų baziniuose ganglijose subtalaminiai branduoliai gauna grįžtamąjį ryšį iš smegenų žievės neuronų, kurie nukreipia savanorišką judėjimą. Taigi tai yra dalis kelio, jungiančio judesio planavimą žievėje su smegenų dalimis, kontroliuojančiomis jo raumenų atlikimą.
Nenormalus subtalaminio branduolio aktyvumas taip pat buvo susijęs su Parkinsono ligos motorine disfunkcija. Tyrėjai pastebėjo, kad šios srities sunaikinimas dėl insulto ir kitų sužalojimų paprastai pagerino pacientų judėjimą. Parkinsono ligai gydyti kai kurie neurochirurgai sukūrė procedūrą, skirtą imituoti gerąjį šio pažeidimo poveikį subtalaminiam branduoliui. Vadinamas giliųjų smegenų stimuliacija, ji pasiekiama chirurginiu būdu įdedant elektrodus į bazinius ganglijus, naudojant elektrinius impulsus tam, kad sutrikdytų tam tikrų sričių neuronų veiklą. Kai kurie klinikiniai tyrimai parodė, kad ši procedūra buvo veiksmingesnis gydymas pacientams, sergantiems sunkiais Parkinsono ligos simptomais.
Hemibalizmas yra labai retas judesių sutrikimas, kuriam būdingi smarkūs rankos spyriai vienoje kūno pusėje. Paprastai tai atsiranda dėl subtalaminio branduolio pažeidimo, nors ląstelių mirtis kitose bazinių ganglijų dalyse gali sukelti švelnesnes jo simptomų formas. Bet kokia neurologinė liga, pažeidžianti branduolius, kurie veikia savanorišką judėjimą, gali sukelti hemibalizmą. Tai gali atsirasti dėl deguonies trūkumo dėl insulto ar traumos. Hemibalizmo sunkumas priklauso nuo ląstelių pažeidimo masto.