L’hipotàlem i la hipòfisi són dues estructures intracranials, íntimament relacionades entre si que constitueixen una unitat anomenada eix hipotàlamo-hipofític.
L’hipotàlem és una petita estructura nerviosa situada a la base del cervell que, a diferència de la resta dels òrgans endocrins, no és estrictament una glàndula, ja que es compon de neurones o cèl·lules nervioses, algunes de les quals estan especialitzades en l’elaboració de substàncies hormonals, i no té una capacitat genuïnament glandular que és la d’emmagatzemar, com a reserva, les hormones elaborades.
Aquest òrgan, que ocupa uns 4 cm3 de volum, se situa a la part més inferior del cervell, envoltant el III ventricle, una de les cavitats cerebrals. Exteriorment té una forma romboïdal i es troba envoltat per diverses estructures encefàliques, amb algunes de les quals manté una relació de continuïtat. Per dalt, un solc el separa del tàlem, un gran nucli gris localitzat a la part central del cervell. Per davant, hi ha el quiasma òptic, format per la unió dels dos nervis òptics, les fibres dels quals s’entrecreuen parcialment per formar les cintes òptiques que es dirigeixen cap als centres òptics. Per darrere hi ha els peduncles cerebrals. Lateralment, uns solcs el separen dels lòbuls temporals del cervell.
La part central de l’hipotàlem, que és llisa i arrodonida, és anomenada eminència mitjana. D’ella, en surt una mena de protuberància, anomenada tuber cinereum, que adopta una forma d’embut i per sota continua per la tija hipofítica, una prolongació que arriba fins a la hipòfisi.
El gruix de l’hipotàlem es compon fonamentalment de neurones, que es troben agrupades en conglomerats formant nuclis que regeixen específicament alguna activitat determinada. És interessant de destacar que aquests nuclis es troben en comunicació amb nombroses estructures nervioses com l’escorça cerebral o d’altres nuclis grisos de la base cerebral, de les quals reben terminacions nervioses. Entre aquests nuclis, variats i de classificació dificultosa, amb relació al sistema endocrí destaquen els nuclis supraòptics i paraventriculars, les neurones dels quals tenen àxons que es prolonguen cap al tuber cinereum, i arriben a través de la tija hipofítica fins a la porció posterior de la hipòfisi.
La hipòfisi o glàndula pituïtària és una petita estructura situada a la base del cervell, a l’interior d’una concavitat de l’os esfenoide, anomenada sella turca. La glàndula fa aproximadament 8 mm en sentit àntero-posterior, 12 mm en sentit transversal i 6 mm en sentit vertical; el seu pes, en la persona adulta, és aproximadament de 500 mg. L’òrgan es divideix en dues porcions ben diferenciades, que fins i tot tenen un origen embriològic diferent: la hipòfisi anterior o adenohipòfisi i la hipòfisi posterior o neurohipòfisi. L’adenohipòfisi es compon de cèl·lules glandulars de característiques diverses, que formen agrupacions fàcilment recognoscibles quan en l’estudi histològic es practiquen tincions específiques; cada tipus de cèl·lules es troba especialitzada en l’elaboració de determinades hormones. La neurohipòfisi es compon bàsicament de les terminacions de les cèl·lules nervioses els cossos de les quals es troben situats als nuclis hipotalàmics supraòptics i paraventriculars.
La circulació sanguínia de l’hipotàlem i la hipòfisi és molt complexa, i precisament d’aquestes particularitats depèn en una bona part el mecanisme de connexió entre ambdues estructures. D’una banda, la irrigació d’ambdues estructures depèn d’artèries pròpies, les artèries hipotalàmiques i les artèries hipofisials superiors i inferiors. D’altra banda, ambdues estructures es relacionen a través d’una xarxa de vasos venosos que s’originen en les artèries hipofisials superiors, i que constitueixen l’anomenat sistema portal hipotàlamo-hipofític; el sistema portal s’origina a la regió hipotalàmica, i els vasos venosos travessen la tija hipofítica fins que desemboquen a la regió anterior de la hipòfisi. Així, les hormones elaborades en l’hipotàlem són secretades directament en el sistema portal i arriben fins l’adenohipòfisi, on exerceixen la funció que els correspon.