Structurile diencefalice continua inainte si in sus mezencefalul, fiind acoperite de emisferele cerebrale. Diencefalul se compune din 2 formatiuni: talamoencefalul si hipotalamusul. Din talamoencefal fac parte: talamusul, metatalamusul, subtalamusul si epitalamusul.
Talamusul este alcatuit din 2 structuri ovoide, de substanta nervoasa, care mai poarta denumirea si de corpii optici. Substanta cenusie a talamusului formeaza 5 grupe de nuclei talamici:
1. grupul nuclear anterior, care are conexiuni cu corpii mamilari si cu cortexul cerebral;
2. nucleii liniei mediane, care au conexiuni cu hipotalamusul si cu cortexul;
3. nucleii mediali, care au conexiuni cu cortexul frontal, cortexul motor si cu corpul striat;
4. nucleii laterali, care au legaturi multiple cu zone intinse ale scoartei cerebrale;
5. nucleii posteriori, care au conexiuni cu cortexul temporal si parietal.
Substanta alba a talamusului este alcatuita din tracturi care ies din lateralele talamusului si se termina in cortexul cerebral. Din punct de vedere functional, nucleii talamici se impart in 2 grupe: nucleii de transmitere si nucleii de proiectie difuza.