Funcțiile structurilor primare din Dientfalon
Talamusul este un fel de tablou de informații, se crede să acționeze ca un releu între o varietate de zone subcorticale și cortexul cerebral. În special, fiecare sistem senzorial (cu excepția sistemului olfactiv) include un nucleu talamic care primește semnale senzoriale și le trimite în zona corticală primară asociată. Talamusul joacă, de asemenea, un rol important în reglarea stărilor de somn și veghe. Nucleii talamici au conexiuni reciproce puternice cu cortexul cerebral, formând circuite talamo-cortico-talamice despre care se crede că sunt implicate în conștiință. Talamusul joacă un rol major în reglarea excitării, a nivelului de conștientizare și a activității. Deteriorarea talamusului poate duce la comă permanentă.
Subtalamusul se conectează la globul pallidus, un nucleu bazal al telencefalului. Acesta primește conexiuni aferente de la substanța neagră și striat și reglează mișcările mușchilor scheletici.
Hipotalamusul îndeplinește numeroase funcții vitale (de exemplu, reglarea anumitor procese metabolice), dintre care cele mai multe se referă direct sau indirect la reglarea activități viscerale prin intermediul altor regiuni ale creierului și al sistemului nervos autonom. Acesta sintetizează și secretă anumiți neurohormoni, numiți adesea hormoni cu eliberare hipotalamică, care la rândul lor stimulează sau inhibă secreția de hormoni hipofizari. Hipotalamusul controlează temperatura corpului, foamea, setea, oboseala, somnul și ciclurile circadiene.
Epitalamusul funcționează ca o legătură între sistemul limbic și alte părți ale creierului. Unele funcții ale componentelor sale includ secreția melatoninei de către glanda pineală (implicată în ritmurile circadiene) și reglarea căilor motorii și a emoțiilor.