Birçok otomatik fonksiyon, beynin hipotalamus adı verilen bir kısmı tarafından kullanılır. Bu bölgede, preoptik alan adı verilen oval şekilli bir hücre grubu vardır. Öncelikle, bu alan, ısının kazanılması veya kaybedilmesiyle vücudun sabit bir sıcaklığı muhafaza ettiği işlem olan termoregülasyondan sorumludur. Bu alanın bazı bileşenleri, susuzluk yaratmak, uykuyu teşvik etmek ve erkek cinsel davranışını düzenlemek gibi diğer fonksiyonlara hizmet eder.
Vücut ısısını sabit tutmak, sıcak kanlı hayvanlar için bilinçsiz bir işlemdir. Derideki termorepeptörler ve belirli membranlar olarak bilinen özel duyusal hücreler sıcaklık değişimlerini tespit eder ve bu bilgiyi preoptik alana iletir. Bu bilgiyi aldıktan sonra, bu bölge sıcaklık tepkilerinden sorumlu olan hipotalamusun uygun kısımlarına mesajlar gönderir. Buna karşılık, bu bölgeler, preoptik bölgenin çıkışına bağlı olarak, sıcağa veya soğuğa otomatik tepkiler üretir.
Hipotalamusun bu alanı aslında her biri kendine özgü fonksiyonlara sahip birkaç küçük çekirdek veya nöron grupları içerir. Bu alanın merkezinde yer alan medyan preoptik çekirdek susuzluğu düzenlemeye yardımcı olur. Kendi hacmindeki kayıp nedeniyle su eksikliğini tespit eden duyusal hücreler, ortanca preoptik çekirdeğe sinyaller gönderir. Çekirdek daha sonra kimyasal norepinefrini, bilinçli susuzluk hissi yaratan yüksek işleme merkezlerine salıverir. Norepinefrin üretimi, birey su tükettikten sonra susuzluk hissini durdurarak durur.
Preoptik alandaki bir başka önemli çekirdek, bu bölgenin kenarına doğru bulunan lateral preoptik çekirdektir. Termoregülasyonla ilgili hücreler burada bulunur, ancak bu çekirdek başka bir önemli fonksiyona hizmet eder. Diğer nöronların aktivitesini inhibe eden galanin gibi moleküllerin salınımı boyunca hızlı olmayan göz hareketlerinin (REM) uykuya yönlendirilmesine yardımcı olur.
Lateral ve medyan preoptik çekirdekler arasında medial preoptic çekirdek yer almaktadır. Bu bölgeye bazen cinsel dimorfik çekirdek denir, çünkü cinsiyetler arasında boyut farkı vardır. Erkekler daha büyük bir medial preoptik çekirdeğe sahiptir ve şekil olarak daha küreseldir. Ek olarak, kadınlar bu bölgede aktivite eksikliği nedeniyle daha fazla hücre ölümü yaşama eğilimindedir.
Dopamin gibi moleküller, preoptik bölgenin bu bölümündeki hücreleri uyarır ve uyarıldığında, bu nöronlar erkek cinsel davranışını düzenler. Hayvan çalışmaları, stimülasyonun kopülasyon davranışına ve gonadotropin salgılayan hormon gibi bileşiklerin salgılanmasına yol açtığını göstermiştir. Daha yüksek dopamin stimülasyonu, testosteron seviyelerine yanıt olarak ve ayrıca bir dişinin varlığı gibi duyusal stimülasyonla görülür.
