Funktioner för primära Diencephalon-strukturer
Talamus är en slags informationsväxel, tros att fungera som ett relä mellan olika subkortikala områden och hjärnbarken. I synnerhet innefattar varje sensoriskt system (med undantag av luktsystemet) en talamkärna som tar emot sensoriska signaler och skickar dem till det associerade primära kortikala området. Talamus spelar också en viktig roll för att reglera tillstånd av sömn och vakenhet. Talamiska kärnor har starka ömsesidiga förbindelser med hjärnbarken och bildar talamo-kortikotalam-kretsar som tros vara involverade i medvetandet. Talamus spelar en viktig roll för att reglera upphetsning, medvetenhetsnivå och aktivitet. Skador på talamus kan leda till permanent koma.
Subthalamus ansluter till globus pallidus, en baskärna i telencefalon. Det tar emot afferenta kopplingar från substantia nigra och striatum och reglerar skelettmuskelrörelser.
Hypothalamus utför många vitala funktioner (t.ex. reglering av vissa metaboliska processer), varav de flesta direkt eller indirekt hänför sig till regleringen av viscerala aktiviteter genom andra hjärnregioner och det autonoma nervsystemet. Det syntetiserar och utsöndrar vissa neurohormoner, ofta kallade hypotalamusfrisättande hormoner, och dessa i sin tur stimulerar eller hämmar utsöndringen av hypofyshormoner. Hypotalamus kontrollerar kroppstemperatur, hunger, törst, trötthet, sömn och dygnscykler.
Epitalamus fungerar som en koppling mellan det limbiska systemet och andra delar av hjärnan. Vissa funktioner hos dess komponenter inkluderar utsöndring av melatonin genom pinealkörteln (involverad i dygnsrytmer) och reglering av motorvägar och känslor.