丘腦在大腦皮層不發(fā)達(dá)的動物，是感覺的最高級中樞；在大腦皮層發(fā)達(dá)的動物，是最重要的感覺傳導(dǎo)接替站。來自全身各種感覺的傳導(dǎo)通路（除嗅覺外），均在丘腦內(nèi)更換神經(jīng)元，然后投射到大腦皮質(zhì)。在丘腦內(nèi)只對感覺進(jìn)行粗略的分析與綜合，丘腦與下丘腦、紋狀體之間有纖維互相聯(lián)系，三者成為許多復(fù)雜的非條件反射的皮層下中樞。

　　（一）丘腦核團(tuán)的分類

　　根據(jù)神經(jīng)聯(lián)系，丘腦的核團(tuán)大致分3類。

　　1.第一類（感覺接替核）  是接受感覺的投射纖維，并經(jīng)過換元進(jìn)一步投射到大腦皮層感覺區(qū)的那些細(xì)胞群，例如后腹核的外側(cè)與內(nèi)側(cè)部分（分別稱為后外側(cè)腹核和內(nèi)側(cè)腹核）、內(nèi)側(cè)膝狀體、外側(cè)膝狀體等。后外側(cè)腹核為脊髓丘腦束與內(nèi)側(cè)丘系的換元站，同軀干、肢體感覺的傳導(dǎo)有關(guān)；后內(nèi)側(cè)腹核為三叉丘系的換元站，與頭面部感覺的傳導(dǎo)有關(guān)。后腹核發(fā)出的纖維向大腦皮層感覺區(qū)投射，不同部位傳來的纖維在后腹核內(nèi)換元有一定的空間分布，下肢感覺在后腹核的最外側(cè)，頭面部感覺在后腹核內(nèi)側(cè)，而上肢感覺在中間部位；這種空間分布與大腦皮層感覺區(qū)的空間定位相對應(yīng)。內(nèi)側(cè)膝狀體是吸覺路的換元站，發(fā)出纖維向大腦皮層聽區(qū)投射。外側(cè)膝狀體是視覺傳導(dǎo)路的換元站，發(fā)出纖維向大腦皮層視區(qū)投射。因此，上述細(xì)胞群是所有特定的感覺沖動（除嗅覺外）傳向大腦皮層的換元接替部位，稱為感覺接替核。

　　2.第二類（聯(lián)絡(luò)核）  接受由第一類核團(tuán)和其它皮層下中樞來的纖維（但不直接接受感覺的投射纖維），換元后投射到大腦皮層某一特定區(qū)域。例如，丘腦枕接受內(nèi)側(cè)與外側(cè)膝狀體的纖維，并發(fā)出纖維投射到大腦皮層的頂葉、枕葉和顳葉的中間聯(lián)絡(luò)區(qū)，參與各種感覺的聯(lián)系功能。此外，丘腦還有許多神經(jīng)核，發(fā)出纖維向下丘腦、大腦皮層的前額葉和眶區(qū)或頂葉后部的聯(lián)絡(luò)區(qū)等區(qū)域投射；丘腦前核接受下丘腦乳頭體來年纖維，并發(fā)出纖維投射到大腦皮層的扣帶回，參與內(nèi)臟活動的調(diào)節(jié)；丘腦的外側(cè)腹核主要接受小腦、蒼白球和后腹核的纖維，并發(fā)出纖維投射到大腦皮層的運(yùn)動區(qū)，參與皮層對肌肉運(yùn)動的調(diào)節(jié)。以上這些核團(tuán)投射到大腦皮層的聯(lián)絡(luò)區(qū)，在功能上與各種感覺在丘腦和大腦皮層水平的聯(lián)系協(xié)調(diào)有關(guān)，總稱為聯(lián)絡(luò)核。

　　3.第三類（主要是髓板內(nèi)核群）  是靠近中線的所謂內(nèi)髓板以內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)，主要是髓板內(nèi)核群，包括中央中核、束旁核、中央外側(cè)核等。一般認(rèn)為，這一類細(xì)胞群沒有直接投射到大腦皮層的纖維，但也有人認(rèn)為其中部分核團(tuán)可向邊緣葉、眶回投射。事實(shí)上，這些細(xì)胞群可以間接地通過多突觸接替換元后，然后彌散地投射到整個大腦皮層，起著維持大腦皮層興奮狀態(tài)的重要作用。一般認(rèn)為，這些核群向大腦皮層作彌散性投射，是間接通過丘腦網(wǎng)狀核等實(shí)現(xiàn)的，但具體投射途徑還不完全清楚。對束旁核的研究指出，它可能與痛覺有關(guān)；刺激人的丘腦束旁核可加重患者的痛覺癥狀，而毀損此區(qū)后可緩解患者疼痛；動物束旁核的電生理研究觀察到，核內(nèi)確實(shí)存在對傷害性傳入沖動敏感的細(xì)胞。

　　（二）感覺投射系統(tǒng)及其作用

　　根據(jù)丘腦各核團(tuán)向大腦皮質(zhì)投射纖維特征的不同，丘腦的感覺投射系統(tǒng)可分為特異性投射系統(tǒng)和非特異性投射系統(tǒng)。

　　1.特異性投射系統(tǒng)（specific projection system）

　　從機(jī)體各種感受器發(fā)出的神經(jīng)沖動，進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)后，由固定的感覺傳導(dǎo)路，集中到達(dá)丘腦的一定神經(jīng)核（嗅覺除外），由此發(fā)出纖維投射到大腦皮質(zhì)的各感覺區(qū)，產(chǎn)生特定感覺。這種傳導(dǎo)系統(tǒng)叫做特異性投射系統(tǒng)。

　　典型的感覺傳導(dǎo)路，一般是由三級神經(jīng)元的接替完成的。第一級神經(jīng)元位于脊神經(jīng)節(jié)或有關(guān)的腦神經(jīng)感覺神經(jīng)節(jié)內(nèi)；第二級神經(jīng)元位于脊髓背角或腦干的有關(guān)神經(jīng)核內(nèi)；第三級神經(jīng)元在丘腦的后腹核內(nèi)。但特殊感覺（視覺、聽覺、嗅覺）的傳導(dǎo)路較為復(fù)雜。因此，丘腦是特異性傳導(dǎo)系統(tǒng)的一個重要接替站，它對各種傳入沖動（嗅覺除外）進(jìn)行匯集，并作初步的分析和綜合，產(chǎn)生粗略的感覺，但對刺激的性質(zhì)和強(qiáng)度，則不能進(jìn)行精確的分析。

　　2.非特異性投射系統(tǒng)（unspecific projection system）

　　感覺傳導(dǎo)向大腦皮質(zhì)投射時，即特異性投射系統(tǒng)的第二級神經(jīng)元的纖維通過腦干時，發(fā)出側(cè)支與腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的神經(jīng)元發(fā)生突觸聯(lián)系，然后在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)通過短軸突多次換元而投射到大腦皮質(zhì)的廣泛區(qū)域。這一投射系統(tǒng)是不同感覺的共同前行途徑。由于各種感覺沖動進(jìn)入腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)后，經(jīng)過許多錯綜復(fù)雜交織在一起的神經(jīng)元的彼此相互作用，就失去了各種感覺的特異性，因而投射到大腦皮質(zhì)就不再產(chǎn)生特定的感覺。所以，把這個傳導(dǎo)系統(tǒng)叫做非特異性投射系統(tǒng)。此系統(tǒng)的作用一是激動大腦皮質(zhì)的興奮活動，使機(jī)體處于醒覺狀態(tài)，所以非特異性投射系統(tǒng)又叫腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)上行激動系統(tǒng)（ascending activating system）。當(dāng)這一系統(tǒng)的傳入沖動增多時，皮質(zhì)的興奮活動增強(qiáng)，使動物保持醒覺狀態(tài)，甚至引起激動狀態(tài)；當(dāng)這一系統(tǒng)的傳入沖動減少時，皮質(zhì)興奮活動減弱，使動物處于相對安靜狀態(tài)，甚至皮質(zhì)的廣大區(qū)域轉(zhuǎn)入抑制狀態(tài)而引起睡眠。二是調(diào)節(jié)皮質(zhì)各感覺區(qū)的興奮性，使各種特異性感覺的敏感度提高或降低。如果這一系統(tǒng)受到損傷，使皮質(zhì)的興奮活動減弱，動物將陷入昏睡。由于這一系統(tǒng)是一個多突觸接替的前行系統(tǒng)，所以它易受麻醉藥物的作用而發(fā)生傳導(dǎo)障礙。有些麻醉藥如冬眠靈等，就是作用于腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，阻斷了這條通路，降低了皮質(zhì)的興奮性，從而引起安靜和睡眠。

　　要在大腦皮質(zhì)產(chǎn)生感覺，有賴于特異性和非特異性投射系統(tǒng)的互相配合。只有通過非特異性投射系統(tǒng)的沖動，才能使大腦皮質(zhì)的感覺區(qū)保持一定的興奮性。同時只有通過特異性投射系統(tǒng)的各種感覺沖動，才能在大腦皮質(zhì)中產(chǎn)生特定的感覺。