Introducción. El núcleo parafascicular en las ratas y el complejo centromediano parafascicular en los primates y otros mamíferos constituyen los llamados núcleos intralaminares posteriores (ILp) del tálamo. Al igual que el sistema reticular activador ascendente y el de los ganglios basales-tálamo-cortical, los núcleos ILp forman parte de los sistemas de arousal cerebral. Objetivo. Describir y analizar diferentes investigaciones experimentales con animales y trabajos clínicos en humanos que sugieren que los núcleos ILp podrían formar parte de un sustrato neurofisiológico subcortical relacionado con los procesos de atención, aprendizaje y memoria. Desarrollo. Los estudios de lesión del núcleo parafascicular en ratas y neuropatológicos y de neuroimagen en humanos muestran una relación entre la degeneración de las neuronas de los núcleos ILp y el déficit cognitivo que se observa en diversas tareas de aprendizaje y memoria en animales, en diferentes enfermedades neurológicas y en alteraciones de los estados de consciencia. Conclusiones. Por sus características neuroanatómicas y neurofisiológicas y sus implicaciones funcionales, los núcleos ILp son excelentes candidatos para la investigación de los procesos cognitivos en el ámbito básico de la psicobiología y el clínico de la neurología.