Talamus ja hüpotalamus on mõlemad aju struktuuride nimetused. Kui hüpotalamus on koonusekujuline, koosneb taalamus kahest ühendatud sagarast, millest üks asub kummalgi poolkeral. Hüpotalamus reguleerib organismi elutähtsaid ainevahetusprotsesse, mõjutades temperatuuri, vererõhku, nälga, janu ja und. See kontrollib endokriinsüsteemi, mõjutades hüpofüüsi hormoonide tootmist. Talamus võtab teavet paljudest erinevatest ajupiirkondadest ja edastab selle ajukoorele, halli aine väliskihile, kus toimuvad kõrgemal tasemel ajufunktsioonid.
Nii ehituselt kui funktsioonilt on talamus ja hüpotalamus üsna erinevad, kuid nimetused tunduvad segadusse ajavalt sarnased. Nimed on sarnased, kuna hüpo tähendab all ja hüpotalamus sai nime selle asendi järgi, mis asub talamuse all. Nii talamus kui ka hüpotalamus on osa ajupiirkonnast, mida tuntakse vahepeana.
Hüpotalamuse funktsiooni organismi normaalse seisundi säilitamisel nimetatakse homöostaasiks. Inimese kaal, temperatuur, vererõhk ja vedeliku tasakaal on kõik selle protsessi osana reguleeritud. Hüpotalamus saab närvisüsteemi kaudu teavet erinevate kehaosade kohta, võimaldades tal stimuleerida muutusi, mis viivad süsteemid tagasi tasakaalu.
Teavet selliste tegurite kohta nagu vererõhk, naha temperatuur, soolestiku täitumine ja erinevate ainete kontsentratsioon veres võtab vastu hüpotalamus, mis võib seejärel aktiveerida autonoomse närvisüsteemi või endokriinsüsteemi. Autonoomse närvisüsteemi kaudu saab keha seisundi muutmiseks kasutada reaktsioone, mis hõlmavad higistamist, südame löögisagedust, seedimist ja veresoonte ahenemist. Hüpotalamus kontrollib hüpofüüsi kaudu endokriinsüsteemi, stimuleerides seda tootma hormoone, mis mõjutavad näärmeid, nagu kilpnääre ja neerupealised. See võimaldab tal muuta ainevahetust, vererõhku ja adrenaliini vabanemist.
Nii sensoorne, mis tähendab meeltest, kui ka motoorne ehk liikumisteave edastatakse talamusest ajukooresse. Sellised aistingud nagu valu, soolestikust saadav teave ja emotsioonid kanduvad kõik edasi talamuse kaudu. Teave haistmismeele kohta erineb teiste meelte omast, kuna see jõuab taalamuseni alles pärast seda, kui ajukoor on selle vastu võtnud. Tsirkadiaanseid tsükleid, näiteks une ärkveloleku tsükleid, reguleerib osaliselt talamus. Kuna hüpotalamus on seotud ka une ärkveloleku tsüklitega, on see üks valdkond, kus on kaasatud sisend nii talamusest kui ka hüpotalamusest.