Kärnan, som ligger i hypothalamus alldeles ovanpå synnervskorset (chiasma opticum), består av ca 20 000 nervceller med sinsemellan mycket olika funktionella egenskaper.
Kärnan dirigerar kroppens dygnsrytm (cirkadian rytm) med en periodicitet på drygt 24 timmar. Dag/vakenhets- och natt/sömn-avsnitten styrs dels av ett invecklat medfött genetiskt maskineri och dels direkt av ljusinflödet till ögat.
Vissa av näthinnans ganglieceller - d.v.s. vissa av de nervceller vars axoner bildar synnerven - är i sig själva direkt ljuskänsliga (troligen beroende på sitt innehåll av fotopigmentet melanopsin). De ljuskänsliga gangliecellernas axoner bildar den retino-hypothalamiska ledningsbanan (tractus retino-hypothalamicus). Ledningsbanan utgör en del av synnerven och slutar huvudsakligen i den suprachiasmatiska kärnan.
Den suprachiasmatiska kärnan i sin tur sänder sina under dygnet rytmiskt varierade budskap dels som nervimpulser till ett stort antal områden i själva hjärnan bl.a. till noradrenalinkärnan och serotoninkärnorna i formatio reticularis och dels som olika homonella styrsignaler bl.a. till angränsande kärnor i hypothalamus och till olika organ utanför nervsystemet.
Den suprachiasmatiska kärnan kontrollerar, inte helt oväntat, dygnsvariationen i tallkottkörtelns produktion av hormonet melatonin. Melatoninproduktionen är högst under dygnets "mörka" sömn/vilo-period och melatonin anses vara betydelsefullt för en normal nattsömn.
Produktionen av melatoninet styrs genom ett rätt märkligt kopplingssystem:
a/ Från SCN utgår nervsignaler som via flera omkopplingar tar sig genom hjärnstammen och ner i ryggmärgen till övre delen av den sympatiska ryggmärgskärnan.
b/ Här kopplas signalen om på preganglionära sympatiska nervceller.
c/ Dessa sänder sina axoner ut i den sympatiska gränssträngen och upp till det övre halsgangliet där signalen ånyo kopplas om, nu till postganglionära sympatiska nervceller.
d/ Från det övre halsgangliet letar sig de postganglionära trådarna, med hjälp av den inre halsartären och dess grenar, till sist, fram till och in i tallkottkörteln.
e/ Utsöndringen av noradrenalin från de postganglionära nervändsluten stimulerar cellerna i tallkottkörteln att producera melatonin.
Cirkadian kommer av latinets circa diem = ungefär en dag(ett dygn).