感觉投射系统分为特异投射系统和非特异投射系统两类。
1.特异投射系统：丘脑特异感觉接替核及其投射至大脑皮质的神经通路称为特异投射系统，它们投向大脑皮质的特定区域，与皮质具有点对点的投射关系，其功能是引起特定感觉，并激发大脑皮质发出传出冲动。联络核在结构上大部分也与大脑皮质具有特定的投射关系，因此也归入该系统。
2.非特异投射系统：丘脑非特异投射核及其投射至大脑皮质的神经通路称为非特异投射系统。它们经反复多次换元后弥散地投射到大脑皮质的广泛区域，与皮质不具有点对点的投射关系。由于该系统失去了专一的感觉传导功能，因而不能引起各种特定的感觉，其功能是维持和改变大脑皮质的兴奋状态。
以上两个投射系统虽有不同分工，但如果没有非特异投射系统的上行唤醒作用，特异投射系统便不能很好发挥作用；而非特异投射系统的上行冲动实际上也来自特异感觉传导路的上传冲动，因为丘脑非特异核接受来自脑干网状结构的纤维投射，而脑干网状结构又接受特异感觉传导路第二级神经元传入纤维的侧支投射。