Funktionen der primären Diencephalon-Strukturen
Der Thalamus ist vermutlich eine Art Informationszentrale als Relais zwischen einer Vielzahl von subkortikalen Bereichen und der Großhirnrinde zu wirken. Insbesondere enthält jedes sensorische System (mit Ausnahme des olfaktorischen Systems) einen Thalamuskern, der sensorische Signale empfängt und an den zugehörigen primären kortikalen Bereich sendet. Der Thalamus spielt auch eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Schlaf- und Wachzuständen. Thalamuskerne haben starke wechselseitige Verbindungen zur Großhirnrinde und bilden Thalamo-Cortico-Thalamus-Schaltkreise, von denen angenommen wird, dass sie am Bewusstsein beteiligt sind. Der Thalamus spielt eine wichtige Rolle bei der Regulierung von Erregung, Bewusstseinsgrad und Aktivität. Eine Schädigung des Thalamus kann zu einem dauerhaften Koma führen.
Der Subthalamus verbindet sich mit dem Globus Pallidus, einem Basalkern des Telencephalons. Es erhält afferente Verbindungen von der Substantia nigra und dem Striatum und reguliert die Bewegungen der Skelettmuskulatur.
Der Hypothalamus erfüllt zahlreiche lebenswichtige Funktionen (z. B. Regulierung bestimmter Stoffwechselprozesse), von denen die meisten direkt oder indirekt mit der Regulation von zusammenhängen viszerale Aktivitäten über andere Hirnregionen und das autonome Nervensystem. Es synthetisiert und sekretiert bestimmte Neurohormone, die oft als hypothalamisch freisetzende Hormone bezeichnet werden, und diese stimulieren oder hemmen wiederum die Sekretion von Hypophysenhormonen. Der Hypothalamus steuert Körpertemperatur, Hunger, Durst, Müdigkeit, Schlaf und zirkadiane Zyklen.
Der Epithalamus fungiert als Verbindung zwischen dem limbischen System und anderen Teilen des Gehirns. Einige Funktionen seiner Komponenten umfassen die Sekretion von Melatonin durch die Zirbeldrüse (die an zirkadianen Rhythmen beteiligt ist) und die Regulierung motorischer Bahnen und Emotionen.