Talamus i hipotalamus su nazivi struktura u mozgu. Dok je hipotalamus konusnog oblika, talamus se sastoji od dva povezana režnja, po jedan smješten u svakoj hemisferi. Hipotalamus regulira vitalne metaboličke procese u tijelu, utječući na temperaturu, krvni tlak, glad, žeđ i san. On kontrolira endokrini sustav utječući na proizvodnju hormona hipofize. Talamus preuzima informacije iz brojnih različitih područja mozga i prosljeđuje ih u moždanu koru, vanjski sloj sive tvari gdje se odvijaju moždane funkcije više razine.
I po strukturi i po funkciji, talamus i hipotalamus su prilično različiti, ali se imena čine zbunjujuće sličnima. Imena su slična jer hipo znači ispod, a hipotalamus je dobio ime po svom položaju, koji je ispod talamusa. I talamus i hipotalamus dio su područja mozga poznatog kao diencefalon.
Funkcija hipotalamusa u održavanju normalnog stanja tijela poznata je kao homeostaza. Čovjekova težina, temperatura, krvni tlak i ravnoteža tekućine reguliraju se kao dio ovog procesa. Hipotalamus prima informacije o različitim dijelovima tijela putem živčanog sustava, omogućujući mu da stimulira promjene koje vraćaju sustave u ravnotežu.
Informacije o čimbenicima kao što su krvni tlak, temperatura kože, napunjenost crijeva i koncentracija različitih tvari u krvi prima hipotalamus, koji zatim može aktivirati autonomni živčani ili endokrini sustav. Kroz autonomni živčani sustav, reakcije koje uključuju znojenje, rad srca, probavu i sužavanje krvnih žila mogu se koristiti za promjenu stanja tijela. Hipotalamus kontrolira endokrini sustav preko hipofize, potičući je da proizvodi hormone koji utječu na žlijezde kao što su štitnjača i nadbubrežne žlijezde. To mu omogućuje promjenu metabolizma, krvnog tlaka i oslobađanja adrenalina.
I senzorne, što znači iz osjetila, i motoričke, ili pokretne, informacije se prenose od strane talamusa u korteks. Osjeti kao što su bol, informacije iz crijeva i emocije se prenose kroz talamus. Informacije koje se tiču njuha razlikuju se od onih drugih osjetila, jer do talamusa dolaze tek nakon što ih primi korteks. Cirkadijalni ciklusi, kao što su ciklusi buđenja u snu, djelomično su regulirani talamusom. Budući da se hipotalamus također bavi ciklusima buđenja iz sna, ovo je jedno područje u kojem je uključen unos i iz talamusa i iz hipotalamusa.