Las principales funciones del mesencéfalo son regular el movimiento y la estabilidad del cuerpo gracias a un conducto interno por el que pasa el líquido cefalorraquídeo, así como el proceso visual y auditivo. El daño a ciertas áreas del mesencéfalo se ha relacionado con el desarrollo de la enfermedad de Parkinson.
Funciones del mesencéfalo también incluyen:
·         Control de las respuestas visuales
·         - Movimiento ocular
·         - Dilatación de las pupilas
·        -  Regular el movimiento muscular
·         - Audición
·         En las diversas funciones que implican el tronco cerebral se incluyen el control de los músculos respiratorios, las cuerdas vocales, la faringe, así como las fosas nasales (que se sabe que causan el efecto de resonancia) y el control del paladar, la lengua, los labios y la mandíbula. Todas estas funciones están controladas por el cerebro medio y los nervios craneales 12, 10, 9, 5 y 7. Las actividades coordinadas de la laringe y los tejidos faciales orales son controlados por el mesencéfalo, que posee el control sobre la risa y el llanto. Esa es la razón por la que incluso si el resto del cerebro está gravemente dañado, una persona puede igualmente reír y llorar.

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