调节体温的主要中枢在下丘脑。
下丘脑的体温调节中枢是自主体温调节的中枢控制部分，下丘脑发出的信息控制着受控系统的活动，例如驱动骨骼肌站立并产生热量，改变皮肤血管的口径，促进汗液的分泌，从而平衡身体的热量产生和散热。当下丘脑内外环境发生变化，体温受到干扰时，干扰信息通过温度检测装置反馈给体温调节中心，即皮肤和身体深层的温度传感器。通过中枢神经系统的整合，发出适当的信息来调节受控系统的活动，并在当前条件下建立体温平衡。在对各种恒温动物的大脑进行实验的基础上，已经证明，在保持下丘脑及以下神经结构完整的情况下，尽管存在一些行为缺陷，但仍有保持恒定体温的能力。如果下丘脑进一步受损，动物就无法保持相对稳定的体温。以上实验表明，体温的主要中枢在下丘脑。一般认为应包括视前区下丘脑和后丘脑。下丘脑前部视前区有较多的热敏感神经元和少量的冷敏感神经元。实验还证明，刺激该区域可以产生产热和散热反应：当该区域的温度升高时，会刺激热敏神经元促进散热；如果冷却，对冷敏感的神经元会兴奋，以促进产热反应。如果在骨骼背面进行电刺激，对下丘脑背面的刺激效果不明显，会使骨骼肌紧张，增加热量的产生。推测视前区在受到温度刺激后，将信息传递到下丘脑后部进行调整，从而调节热量的产生和散热过程，维持相对稳定的体温。
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