下丘脑位于丘脑的下部，重量仅4克，是神经内分泌的高级中枢，通过控制自主神经和植物神经功能调节内脏活动。下丘脑的损伤会导致摄食、饮水、性行为、打斗、体温调节和活动水平等动机行为方面的异常。
下丘脑弓状核等处的一些神经元具有神经内分泌功能，能分泌多种神经激素，堪称激素司令部。这些神经激素在大脑内经过特定的血液循环途径，到达脑垂体中各自的激素分泌细胞。接下来，垂体按指令合成相应的激素，指导内分泌腺体以及具有内分泌功能的器官分泌功能性激素，指导组织器官的生理行为。
下丘脑分泌的GnRH（促性腺激素释放激素）的半衰期仅有2~4分钟，释放后，就迅速被肝脏和肾脏降解失活。GnRH如何在这么短的时间内发挥作用？聪明的GnRH找到了好办法。它像谍战剧里“嘀嘀嗒”“嘀嗒嗒”的电报机一样，以脉冲释放的形式，向垂体中的促性腺激素细胞传达指令。GnRH分泌的频率和幅度不同，指令的内容不同。
GnRH 脉冲频率越快，越有助于 LH （促黄体生成素）的分泌；GnRH 分泌的频率较慢时，则有利于 FSH（促卵泡激素） 的分泌。很多激素都采用这种电报机式模式，以特定的频率和振幅作为特定的指令，指导下级细胞完成指定的生理功能。
GnRH在月经周期的不同阶段，其脉冲式释放的频率和幅度都不一样，垂体按照指令严格行动，或分泌FSH，或分泌LH，或者同时分泌 FSH 和 LH，精准地调节卵巢中雌激素和孕激素的分泌，继而实现对月经周期的严密调控。
下丘脑中的GnRH分泌细胞时刻监测着血液中雌激素的含量。当雌激素含量过高时，会抑制分泌GnRH。当雌激素含量过低时，又会促进GnRH的分泌。
月经来临的前两天，由于卵巢黄体退化，雌激素、孕激素以及抑制素A的水平降至最低，下丘脑分泌的GnRH以较缓的脉冲频率小幅度地释放，直接督促垂体启动 FSH 的分泌，此时 GnRH 不刺激LH的分泌。
在新的月经周期开始后，GnRH通过促进FSH合成间接督促卵巢产生雌激素，月经周期进入卵泡期。在卵泡期晚期，GnRH改变了“电报密码”，释放的频率和幅度有所增加，LH 开始分泌，LH/FSH 比值增高。之后，GnRH 继续推动LH和FSH分泌量增高，优势卵泡分泌的雌激素水平不断升高。
当血液循环中的雌激素水平达到并连续48小时维持在200pg/ml的高水平，下丘脑GnRH分泌细胞以正向反馈响应雌激素水平，GnRH大量释放，继而脑垂体中的LH大量释放，血液循环中的LH达到峰值，卵巢排卵。排卵后，下丘脑分泌 GnRH 频率减低、幅度增加，这是督促垂体分泌 LH 的信号，于是 LH 合成分泌增加，卵巢中孕激素分泌增加。
在月经来潮的前两天，下丘脑侦测到雌激素水平的下降，启动GnRH的低频小幅度分泌，刺激垂体分泌FSH，卵巢内新一轮的卵泡募集开始启动，卵泡开始发育。
