בגרעינים התלמיים 2 סוגי נוירונים עיקריים: רוב הנוירונים הינם אינטרנוירונים אינהיביטוריים קטנים ומיעוטם projection neurons השולחים שלוחות לקורטקס או למבנים אחרים בהתאם לגרעין.