Hypotalamus primära funktion är att koppla samman det endokrina systemet med det autonoma nervsystemet för att upprätthålla ett tillstånd av homeostas i kroppen. En liten struktur belägen ovanför hjärnstammen, hypotalamus har ett komplext system av input och output. Dessa gör att den snabbt kan reagera på förändrade förhållanden och säkerställa att kroppen anpassar sig därefter. Grundläggande funktioner som sömncykler, känsla av hunger eller törst och reglering av kroppstemperatur är bland dess många uppgifter. Den kontrollerar också många aspekter av reproduktionssystemet och är platsen för känslor.
Genom frisättningen av speciella neurohormoner styr hypotalamus hypofysen, huvudkörteln i det endokrina systemet. Dessa kemiska signaler aktiverar hypofysens olika funktioner när hypotalamus känner att det är nödvändigt. I sin tur frisätter hypofysen andra hormoner i blodomloppet. Dessa hormoner kontrollerar de andra endokrina körtlarna och ett brett spektrum av metaboliska funktioner i kroppen. Hypothalamusens funktion för att kontrollera hunger och törst, sexuell funktion och tillväxt åstadkoms genom detta system.
Även om verkningsmekanismen inte är helt klarlagd, kontrollerar hypotalamus aptiten och bibehåller en stabil kroppsvikt. Den tar emot sensoriska data inklusive lukt, smak och fyllighet i magen. Baserat på dessa signaler initierar det känslor av hunger eller mättnad. Denna funktion hos hypotalamus anses viktig för att förstå framgången eller misslyckandet med viktminskningsprogram. Dysfunktioner i hypotalamus-hypofys-binjureaxeln kan spela en roll vid vissa ätstörningar.
Medan hypotalamus skickar kemiska signaler till det endokrina systemet, skickar den neurala signaler till det autonoma nervsystemet. Genom sin koppling till det autonoma nervsystemet styr hypotalamus puls, blodtryck, andning och matsmältning. Den samlar in sensoriska data från inre organ, huden, ögonen, blodkärlen och på andra ställen. Hypothalamus tolkar all denna information kontinuerligt och skickar neurala signaler som aktiverar de sympatiska och parasympatiska systemen i det autonoma nervsystemet efter behov. Huvudsyftet är att bevara tillståndet för homeostas i kroppen.
Skador, infektioner, genetiska störningar och andra tillstånd kan förändra hypotalamusens funktion. Detta kan orsaka ett brett spektrum av dysfunktioner i de komplicerade systemen som kontrollerar de endokrina körtlarna och det autonoma nervsystemet. Hos barn kan dysfunktion leda till överdriven eller försämrad tillväxt, och en för tidigt eller för sent insättande av puberteten. Sköldkörteln eller binjurarna kan vara överaktiva eller underaktiva, vilket påverkar många metaboliska processer. Ätstörningar och överdriven törst eller urinering kan förekomma.
Emotionella och relaterade fysiska problem kan visa sig om hypotalamus är nedsatt. Oförmågan att korrekt tolka och svara på sensoriska input kan resultera i depression, sömnstörningar eller hyperaktivitet. Eftersom hypotalamus spelar en roll i känslor och beteende samt det autonoma nervsystemet, kan varje funktionsförlust förändra hur en person reagerar på stress. Man tror att immunsystemets funktion också är kopplat till hypotalamus. Som ett resultat kan försämring av denna struktur resultera i ett felaktigt immunsvar.