Thalamus ja hypotalamus ovat molemmat aivojen rakenteiden nimiä. Vaikka hypotalamus on kartion muotoinen, thalamus koostuu kahdesta toisiinsa liitetystä lohkosta, joista toinen sijaitsee kummallakin pallonpuoliskolla. Hypotalamus säätelee kehon elintärkeitä aineenvaihduntaprosesseja ja vaikuttaa lämpötilaan, verenpaineeseen, nälkään, janoon ja uneen. Se ohjaa hormonitoimintaa vaikuttamalla aivolisäkkeen hormonituotantoon. Talamus ottaa tietoa useilta eri aivojen alueilta ja välittää sen aivokuoreen, harmaan aineen ulkokerrokseen, jossa korkeamman tason aivotoiminnot tapahtuvat.
Sekä rakenteessa että toiminnassa thalamus ja hypotalamus ovat melko erilaisia, mutta nimet näyttävät hämmentävän samanlaisilta. Nimet ovat samanlaisia, koska hypo tarkoittaa alle, ja hypotalamus nimettiin sijainnistaan, joka on thalamuksen alapuolella. Sekä thalamus että hypotalamus ovat osa aivojen aluetta, joka tunnetaan nimellä diencephalon.
Hypotalamuksen toimintaa kehon normaalin tilan ylläpitämisessä kutsutaan homeostaasiksi. Henkilön paino, lämpötila, verenpaine ja nestetasapaino säädetään osana tätä prosessia. Hypotalamus vastaanottaa tietoa eri kehon osista hermoston kautta, jolloin se voi stimuloida muutoksia, jotka tuovat järjestelmät takaisin tasapainoon.
Hypotalamus vastaanottaa tietoja tekijöistä, kuten verenpaineesta, ihon lämpötilasta, suolen täyteydestä ja erilaisten aineiden pitoisuuksista veressä, mikä voi sitten aktivoida autonomisen hermoston tai endokriinisen järjestelmän. Autonomisen hermoston kautta hikoilua, sykettä, ruoansulatusta ja verisuonten kaventumista voidaan käyttää kehon tilan muuttamiseen. Hypotalamus ohjaa hormonitoimintaa aivolisäkkeen kautta ja stimuloi sitä tuottamaan hormoneja, jotka vaikuttavat rauhasiin, kuten kilpirauhanen ja lisämunuaiset. Tämän ansiosta se voi muuttaa aineenvaihduntaa, verenpainetta ja adrenaliinin vapautumista.
Sekä aistinvaraista, mikä tarkoittaa aisteista, että moottori- tai liike -informaatiota, thalamus välittää aivokuorelle. Tunteet, kuten kipu, suoliston tiedot ja tunteet, välitetään kaikki talamuksen kautta. Hajua koskevat tiedot eroavat muista aisteista, koska ne saavuttavat talamuksen vasta sen jälkeen, kun kuori on vastaanottanut ne. Thalamus säätelee osittain vuorokausijaksoja, kuten unen heräämisjaksoja. Koska hypotalamus koskee myös unen herätyssyklejä, tämä on yksi alue, jossa sekä talamuksen että hypotalamuksen panos on mukana.