旧丘脑（paleothalamus）是感觉的中继站，接受来自低位脑的上行感觉神经纤维，中继后，特异性地投射到大脑皮质的特定区域。这些核团包括间脑的背侧丘脑的腹前核（一部分）、腹外侧核、腹后核和间脑的后丘脑的内、外侧膝状体。间脑的背侧丘脑的前核群也可属于旧丘脑。有人称旧丘脑核团为丘脑接替核，从机能上看可称为特异性核团。如腹后核（腹后外侧核和腹后内侧核）接受内侧丘系、脊髓丘脑束和三叉丘系传入的神经纤维，中继后投射到大脑皮质的中央后回及旁中央小叶后部；腹外侧核和腹前核接受小脑和纹状体传入的神经纤维，中继后投射到大脑皮质的中央前回；内侧膝状体接受听觉传入的神经纤维，中继后投射到大脑皮质的颞横回（听皮质）；外侧膝状体接受视觉传入的神经纤维，中继后投射到视皮质。