Viele automatische Funktionen werden von einem Teil des Gehirns, dem Hypothalamus, ausgeführt. Innerhalb dieser Region gibt es eine ovale Gruppe von Zellen, die als präoptischer Bereich bezeichnet wird. Dieser Bereich ist in erster Linie für die Thermoregulation verantwortlich, den Prozess, bei dem der Körper eine konstante Temperatur hält, indem er Wärme gewinnt oder verliert. Bestimmte Komponenten dieses Bereichs erfüllen andere Funktionen, wie zum Beispiel Durst erzeugen, Schlaf herbeiführen und das männliche Sexualverhalten regulieren.
Die Konstanthaltung der Körpertemperatur ist für Warmblüter ein wichtiger unbewusster Vorgang. Spezielle Sinneszellen, sogenannte Thermorezeptoren, die sich in der Haut und bestimmten Membranen befinden, erkennen Temperaturänderungen und leiten diese Informationen an den präoptischen Bereich weiter. Nach Erhalt dieser Informationen sendet diese Region Nachrichten an geeignete Teile des Hypothalamus, die für die Temperaturreaktionen verantwortlich sind. Diese Regionen erzeugen wiederum automatische Reaktionen auf Hitze oder Kälte, abhängig von der Leistung des präoptischen Bereichs.
Dieser Bereich des Hypothalamus enthält tatsächlich mehrere kleinere Kerne oder Gruppen von Neuronen, jeder mit seinen eigenen einzigartigen Funktionen. In der Mitte dieses Bereichs gelegen, hilft der mittlere präoptische Kern, den Durst zu regulieren. Sinneszellen, die einen Wassermangel durch Verlust ihres eigenen Volumens erkennen, senden Signale an den medianen präoptischen Kern. Der Zellkern gibt dann das chemische Noradrenalin an höhere Verarbeitungszentren ab, die das bewusste Durstgefühl erzeugen. Die Produktion von Noradrenalin stoppt, nachdem die Person Wasser konsumiert hat, wodurch das Durstgefühl gestoppt wird.
Ein weiterer wichtiger Kern im präoptischen Bereich ist der laterale präoptische Kern, der sich am Rand dieses Bereichs befindet. Hier finden sich Zellen, die an der Thermoregulation beteiligt sind, aber dieser Zellkern erfüllt noch eine weitere wichtige Funktion. Es hilft, durch die Freisetzung von Molekülen wie Galanin, das die Aktivität anderer Neuronen hemmt, den Schlaf mit nicht-schneller Augenbewegung (REM) zu signalisieren.
Zwischen dem lateralen und medianen präoptischen Kern liegt der mediale präoptische Kern. Diese Region wird manchmal als sexuell dimorpher Kern bezeichnet, da sie einen Größenunterschied zwischen den Geschlechtern aufweist. Männchen haben einen größeren medialen präoptischen Kern und eine eher kugelförmige Form. Darüber hinaus erleiden Frauen in dieser Region aufgrund mangelnder Aktivität tendenziell mehr Zelltod.
Moleküle wie Dopamin stimulieren Zellen in diesem Teil des präoptischen Bereichs, und wenn sie stimuliert werden, regulieren diese Neuronen das männliche Sexualverhalten. Tierstudien haben gezeigt, dass die Stimulation zu Kopulationsverhalten und zur Freisetzung von Verbindungen wie dem Gonadotropin-Releasing-Hormon führt. Eine höhere Dopaminstimulation wird als Reaktion auf den Testosteronspiegel sowie durch sensorische Stimulation, wie die Anwesenheit einer Frau, beobachtet.