Die zentrale Integration der Thermoregulation erfolgt im Hypothalamus. Der hintere Hypothalamus vergleicht die Eingaben der Kernthermorezeptoren im präoptischen Bereich des vorderen Hypothalamus mit den Eingaben der peripheren Thermorezeptoren.
Liegt die Kerntemperatur über dem gewünschten Sollwert, werden vom vorderen Hypothalamus physiologische Wärmeverlustmechanismen ausgelöst. Liegt die Kerntemperatur hingegen unter dem Sollwert, werden die Wärmegewinnungssysteme durch den hinteren Hypothalamus ausgelöst.
Der Sollwert steht unter dem physiologischen Einfluss interner Faktoren, z. B. zirkadianer Rhythmen, monatlicher Rhythmen bei Frauen, die die hormonellen Zyklen widerspiegeln, und gelegentlich externer Faktoren, z. B. der Akklimatisierung an eine heiße Umgebung. Der Sollwert kann bei Fieber krankhaft verändert sein.
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