El tálamo y el hipotálamo se localizan en el diencéfalo. El tálamo es un centro de control de todas las señales, excepto las olfativas, que entran o salen del encéfalo, tanto las sensoriales como las motoras. El hipotálamo es un centro de control de funciones vitales básicas, como el hambre, la sed, la temperatura corporal…, es decir, controla la homeostasis. El hipotálamo también sirve de enlace entre el sistema nervioso y el endocrino.