El diencéfalo, junto con el telencéfalo constituye el prosencéfalo y esta rodeado por completo por los hemisferios cerebrales.
El tálamo comprende alrededor de cuatro quintas partes del diencéfalo, y forma la mayor parte de las paredes del tercer ventrículo. Consta de masas pareadas de sustancia gris, cada una situada inmediatamente por debajo de sustancia gris, cada una situada inmediatamente por debajo del ventriculo lateral de su hemisferio cerebral respectivo.
El epitálamo es el segmento dorsal del diencéfalo; contiene un plexo coroideo sobre el tercer ventrículo, donde se forma el liquido cefalorraquídeo; el epitálamo también contiene la glándula pineal (epífisis) que secreta la hormona melatonina, que ayuda a regular los ritmos circadianos.
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