Il diencefalo è situato in profondità tra i due emisferi cerebrali ai lati del III ventricolo. Comprende il talamo, l'ipotalamo, il subtalamo. L'ipotalamo si trova inferiormente al talamo, lateralmente al III ventricolo e medialmente al subtalamo. Controlla il sistema endocrino attraverso la regolazione della secrezione di ormoni ipofisari, controlla il sistema immunitario, regola la fame, la sete, l'assorbimento di liquidi, la termoregolazione, la funzione sessuale, funzioni viscerali. È formato da una serie di nuclei grigi che producono sostanze, ormoni, o che controllano specifiche funzioni. Il subtalamo è posto sotto al talamo, lateralmente all'ipotalamo, con il nucleo subtalamico partecipa alla funzione motoria. Il talamo è formato da due masse ovoidali di 4 cm di diametro poste ai lati del III ventricolo. È formato da una serie di nuclei con diverse funzioni specifiche e aspecifiche. I nuclei specifici sono di relè sensitivo, stazione intermedia a cui arrivano informazioni sensitive dai centri inferiori che poi vengono inviate alla corteccia cerebrale.
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