Den subtalamiska kärnan är ett kluster av neuroner som finns i hjärnan hos de flesta däggdjur, inklusive människor. Det är en del av de basala ganglierna, en samling neuronala kärnor som hjälper till att koordinera frivilliga rörelser. Synkroniserad avfyring av de subtalamiska kärnorna och av angränsande neuroner i globus pallidus fungerar som pacemaker för hela basala ganglierna och är nödvändiga för stabil kontroll av rörelse i extremiteterna. Ökad onormal aktivitet av den subtalamiska kärnan förekommer vid rörelsestörningar som Parkinsons sjukdom och den mer sällsynta sjukdomen som kallas hemiballismus.
De basala ganglierna i hjärnan inkluderar den subthalamiska kärnan tillsammans med relaterade regioner som striat och substantia nigra. Alla dessa kärnor modererar vägar i hjärnan som är viktiga för kontrollen av frivillig rörelse. De är excitatoriska, vilket innebär att de arbetar med att stimulera nervceller för att elda elektriskt. Tillsammans med lillhjärnan, som kontrollerar rörelse genom hämning, är de basala ganglierna en av de två huvudregioner som berörs av att utföra frivilliga rörelser. De subthalamiska kärnorna ligger anatomiskt nära talamus och kommunicerar med den, därav deras namn.
Funktionellt är den subthalamiska kärnan nära associerad med globus pallidus, en närliggande region av basalganglierna. Dessa neuronala grupper är pacemakers, vilket betyder att de avfyrar synk med varandra och på så sätt exciterar alla neuroner som de är anslutna till. I primats basala ganglier får de subtalamiska kärnorna återkoppling från nervceller i hjärnbarken som styr frivillig rörelse. Det är alltså en del av den väg som förbinder planeringen av en rörelse i cortex med de delar av hjärnan som styr dess muskulära utförande.
Onormal aktivitet av den subtalamiska kärnan har också varit inblandad i den motoriska dysfunktionen av Parkinsons sjukdom. Forskare har noterat att förstörelse av detta område på grund av stroke och andra skador vanligtvis förbättrade rörelsen hos patienter. För behandling av Parkinsons har vissa neurokirurger utvecklat en procedur utformad för att efterlikna de goda effekterna av denna skada på subthalamuskärnan. Kallas djup hjärnstimulering, det åstadkoms genom kirurgisk placering av elektroder i basalganglierna, med hjälp av elektriska pulser för att störa utvald neuronal aktivitet i vissa områden. Vissa kliniska prövningar visade att proceduren var effektivare medicinsk behandling hos patienter med svåra Parkinsons symptom.
Hemiballismus är en mycket sällsynt rörelsestörning som kännetecknas av våldsamma slingrande rörelser av armen på ena sidan av kroppen. Det beror vanligtvis på skador på subthalamuskärnan, även om celldöd i andra delar av basalganglierna kan orsaka mildare former av dess symtom. Varje neurologisk sjukdom som angriper kärnorna som påverkar frivillig rörelse kan potentiellt orsaka hemiballism. Det kan bero på syrebrist på grund av stroke eller trauma. Svårighetsgraden av hemiballismus beror på omfattningen av cellskador.