Talamusul și hipotalamusul sunt ambele nume ale structurilor din creier. În timp ce hipotalamusul are formă de con, talamusul este format din doi lobi conectați, câte unul situat în fiecare emisferă. Hipotalamusul reglează procesele metabolice vitale ale organismului, afectând temperatura, tensiunea arterială, foamea, setea și somnul. Controlează sistemul endocrin, afectând producția de hormoni a glandei pituitare. Talamusul preia informații dintr-un număr de zone diferite ale creierului și le transmite către cortexul cerebral, stratul exterior de materie cenușie unde au loc funcțiile creierului de nivel superior.
Atât în structură, cât și în funcție, talamusul și hipotalamusul sunt destul de diferite, dar denumirile par similare în mod confuz. Numele sunt similare deoarece hipo înseamnă sub, iar hipotalamusul a fost numit pentru poziția sa, care se află sub talamus. Atât talamusul, cât și hipotalamusul fac parte dintr-o zonă a creierului cunoscută sub numele de diencefal.
Funcția hipotalamusului în menținerea stării normale a corpului este cunoscută sub numele de homeostazie. Greutatea unei persoane, temperatura, tensiunea arterială și echilibrul fluidelor sunt toate reglementate ca parte a acestui proces. Hipotalamusul primește informații despre diferite părți ale corpului prin intermediul sistemului nervos, permițându-i să stimuleze schimbări care readuc sistemele în echilibru.
Informațiile despre factori precum tensiunea arterială, temperatura pielii, plinătatea intestinului și concentrațiile diferitelor substanțe din sânge sunt primite de hipotalamus, care poate activa apoi sistemul nervos autonom sau sistemul endocrin. Prin intermediul sistemului nervos autonom, răspunsurile care implică transpirație, ritm cardiac, digestia și îngustarea vaselor de sânge pot fi folosite pentru a modifica starea organismului. Hipotalamusul controlează sistemul endocrin prin glanda pituitară, stimulând-o să producă hormoni care afectează glandele precum tiroida și suprarenale. Acest lucru îi permite să modifice metabolismul, tensiunea arterială și eliberarea de adrenalină.
Atât informațiile senzoriale, adică din simțuri, cât și motorii sau mișcării, sunt transmise de talamus către cortex. Senzații precum durerea, informațiile din intestin și emoțiile sunt toate transmise prin talamus. Informațiile referitoare la simțul mirosului sunt diferite de cele ale celorlalte simțuri, deoarece ajung în talamus doar după ce au fost recepționate de cortex. Ciclurile circadiene, cum ar fi ciclurile de veghe al somnului, sunt parțial reglementate de talamus. Deoarece hipotalamusul este, de asemenea, preocupat de ciclurile de trezire în somn, aceasta este o zonă în care este implicată aportul atât din partea talamusului, cât și a hipotalamusului.