Muitas funções automáticas são tratadas por uma parte do cérebro chamada hipotálamo. Dentro dessa região, existe um grupo de células de formato oval chamado área pré-óptica. Principalmente, essa área é responsável pela termorregulação, o processo pelo qual o corpo mantém uma temperatura constante ao ganhar ou perder calor. Certos componentes dessa área têm outras funções, como criar sede, induzir o sono e regular o comportamento sexual masculino.
Manter a temperatura do corpo constante é um processo inconsciente importante para animais de sangue quente. Células sensoriais especiais conhecidas como termorreceptores localizados na pele e em certas membranas detectam mudanças de temperatura e transmitem essas informações para a área pré-óptica. Depois de receber essas informações, essa região envia mensagens para partes apropriadas do hipotálamo responsáveis pelas respostas de temperatura. Por sua vez, essas regiões geram respostas automáticas ao calor ou ao frio, dependendo da produção da área pré-óptica.
Essa área do hipotálamo, na verdade, contém vários núcleos menores, ou grupos de neurônios, cada um com suas próprias funções. Localizado no centro desta área, o núcleo pré-óptico mediano ajuda a regular a sede. As células sensoriais que detectam falta de água devido à perda de seu próprio volume enviam sinais para o núcleo pré-óptico mediano. O núcleo então libera a noradrenalina química para centros de processamento superiores que criam a sensação consciente de sede. A produção de noradrenalina é interrompida após o indivíduo consumir água, interrompendo a sensação de sede.
Outro núcleo importante na área pré-óptica é o núcleo pré-óptico lateral, localizado em direção à borda dessa área. As células envolvidas na termorregulação são encontradas aqui, mas esse núcleo desempenha outra função importante. Ajuda a sinalizar o sono não rápido dos olhos (REM) através da liberação de moléculas como a galanina, que inibe a atividade de outros neurônios.
Entre os núcleos pré-ópticos laterais e medianos, encontra-se o núcleo pré-óptico medial. Essa região às vezes é chamada de núcleo sexualmente dimórfico, porque mostra uma diferença de tamanho entre os sexos. Os machos têm um núcleo pré-óptico medial maior e são mais esféricos. Além disso, as fêmeas tendem a sofrer mais morte celular nessa região devido à falta de atividade.
Moléculas como a dopamina estimulam as células nessa parte da área pré-óptica e, quando estimuladas, esses neurônios regulam o comportamento sexual masculino. Estudos em animais mostraram que a estimulação resulta em comportamento de cópula e na liberação de compostos como o hormônio liberador de gonadotropina. Maior estimulação da dopamina é observada em resposta aos níveis de testosterona, bem como pela estimulação sensorial, como a presença de uma mulher.