食欲は主観的なものですが、もちろん神経系によって制御されています。神経生理学者たちは、人間の食欲をコントロールする神経中枢が視床下部にあることをずっと前から知っています。視床下部は脳幹の前部に位置し、体重は約4グラムです。視床下部は前、中、後の3つの部分に分かれています。中央部には結節があり、その内側にある神経核は視床下部腹内側核と呼ばれています。動物実験では、この核の外側に電気的な刺激を与えると、動物は空腹感を感じて食べ始めるので、これは空腹中枢と呼ばれています。視床下部腹内側核の内側に電気的な刺激を与えると、動物は食べるのをやめてしまうので、これは満腹中枢と呼ばれています。両方の満腹中枢を破壊すると、動物は大量に食べて肥満になります。その後、両方の空腹中枢を破壊すると、動物は食べなくなります。したがって、視床下部腹内側核は食欲を調節する中枢である。
食欲の調節に関する理論はいくつもあります。1つは脂肪調節説で、人間の脂肪がレプチンと呼ばれるホルモンを分泌し、視床下部に作用して食欲を抑え、エネルギー消費を促進すると主張しています。もう1つは腸ペプチド調節説で、食物が胃腸に入ると、胃腸がポリペプチドホルモンを分泌し、脳神経細胞の受容体に作用して満腹感を生み出すと主張しています。さらに、もう1つは糖利用率調節説で、脳神経細胞の糖利用率が低いと動物は空腹感を感じて食べ始めると主張しています。最後に、食欲はさまざまな要因によって調節される可能性があります。人間は理性的に食欲をコントロールすることもできます。古代の健康法則では、「空腹時に食べる。満腹前に止まる」と主張しており、最適な食事量は70～80%程度であるとされています。これは健康的な食生活について重要な示唆を与えています。