Funksjoner av primære Diencephalon-strukturer
Talamus er en slags sentralbord av informasjon, antatt å fungere som et stafett mellom en rekke subkortikale områder og hjernebarken. Spesielt inkluderer hvert sensorisk system (med unntak av det olfaktoriske systemet) en thalamisk kjerne som mottar sensoriske signaler og sender dem til det tilknyttede primære kortikale området. Talamus spiller også en viktig rolle i å regulere tilstander av søvn og våkenhet. Thalamiske kjerner har sterke gjensidige forbindelser med hjernebarken og danner thalamo-kortico-thalam-kretser som antas å være involvert i bevissthet. Talamus spiller en viktig rolle i å regulere opphisselse, bevissthetsnivå og aktivitet. Skader på thalamus kan føre til permanent koma.
Subthalamus kobles til globus pallidus, en basal kjerne i telencefalon. Den mottar afferente forbindelser fra substantia nigra og striatum og regulerer bevegelser i skjelettmuskulaturen.
Hypothalamus utfører en rekke vitale funksjoner (f.eks. Regulering av visse metabolske prosesser), hvorav de fleste direkte eller indirekte vedrører regulering av viscerale aktiviteter gjennom andre hjerneområder og det autonome nervesystemet. Den syntetiserer og utskiller visse nevrohormoner, ofte kalt hormoner som frigjør hypotalamus, og disse stimulerer eller hemmer utskillelsen av hypofysehormoner. Hypothalamus styrer kroppstemperatur, sult, tørst, utmattelse, søvn og sirkadiske sykluser.
Epithalamus fungerer som en forbindelse mellom det limbiske systemet og andre deler av hjernen. Noen funksjoner til komponentene inkluderer utskillelse av melatonin av pinealkjertelen (involvert i døgnrytmer) og regulering av motorveier og følelser.