Functies van primaire Diencephalon-structuren
De thalamus is een soort schakelbord van informatie, zo wordt aangenomen om te fungeren als een relais tussen verschillende subcorticale gebieden en de hersenschors. In het bijzonder omvat elk sensorisch systeem (met uitzondering van het olfactorische systeem) een thalamische kern die sensorische signalen ontvangt en deze naar het bijbehorende primaire corticale gebied stuurt. De thalamus speelt ook een belangrijke rol bij het reguleren van slaap- en waaktoestanden. Thalamuskernen hebben sterke wederzijdse verbindingen met de hersenschors en vormen thalamo-cortico-thalamische circuits waarvan wordt aangenomen dat ze betrokken zijn bij het bewustzijn. De thalamus speelt een belangrijke rol bij het reguleren van opwinding, bewustzijnsniveau en activiteit. Schade aan de thalamus kan leiden tot permanent coma.
De subthalamus maakt verbinding met de globus pallidus, een basale kern van het telencephalon. Het ontvangt afferente verbindingen van de substantia nigra en het striatum en reguleert skeletspierbewegingen.
De hypothalamus vervult tal van vitale functies (bijv. Regulering van bepaalde metabolische processen), waarvan de meeste direct of indirect verband houden met de regulatie van viscerale activiteiten via andere hersengebieden en het autonome zenuwstelsel. Het synthetiseert en scheidt bepaalde neurohormonen af, vaak hypothalamus-afgevende hormonen genoemd, en deze stimuleren of remmen op hun beurt de afscheiding van hypofysehormonen. De hypothalamus regelt de lichaamstemperatuur, honger, dorst, vermoeidheid, slaap en circadiane cycli.
De epithalamus functioneert als een verbinding tussen het limbisch systeem en andere delen van de hersenen. Enkele functies van de componenten zijn de afscheiding van melatonine door de pijnappelklier (betrokken bij circadiane ritmes) en regulering van motorische paden en emoties.