בהיפותלמוס קיימים נוירונים הרגישים באופן ישיר לשינויים בטמפרטורה, אוסמולריות הדם, רמות גלוקוז ורמות הורמונים שונים בדם. רגישותם מתאפיינת בכך שחשיפתם לשינויים פיזיולוגים ברכיבים לעיל מובילים לשינויים בתדר הירי של הנוירונים.

דוגמא לכך היא נוירונים בגרעין ה סופרא-אופטי הרגישים לאוסמולריות (ריכוז המלחים בדם), חשיפתם לתמיסה היפרטונית (ריכוז מלחים גבוה) תוביל ליציאת נוזל מתאים אלו וכיווץ הנוירון , כתוצאה מהכיווץ תעלות יונים הרגישות לשינויים מכנים נפתחות ונוצר רצף פוטנציאלי פעולה המעביר את המידע לחלק האחורי של ההיפופיזה וכך מגביר את הפרשת ההורמון ADH לדם. (ניתן לראות דוגמא לכך האיור 23-7 בספר הלימוד)