Los núcleos subtalámicos son masas biconvexas de sustancia gris que se encuentran situados en la región subtalámica del diencefálo.
Estan constituidos por poblaciones neuronales homogéneas que utilizan el glutamato como neurotransmisor excitatorio.
Reciben aferencias GABAérgicas inhibitorias del segmento externo del globo pálido y glutamatérgicas excitatorias de la corteza cerebral (áreas 4 y 6 de Brodmann). Otras aferencias incluyen las del tálamo y la formación reticular del tallo encefálico.
Las proyecciones eferentes (glutamatérgicas excitatorias) se dirigen a ambos segmentos del globo pálido y la porción reticular de la sustancia negra.
