松果体の孤独な性質と未知の機能から、フランスの哲学者レネ・デカルトは松果体を「魂の座」と呼び、非物質的な魂が肉体と交信する場所であると示唆しました。

松果体から脳の他の部位に信号を送る神経細胞は存在しません。 松果体の主な出力はメラトニンであり、松果体と他の神経系とのコミュニケーション方法でもあります。 松果体は、主に松果体細胞と呼ばれる分泌細胞で構成されています。松果体細胞は、人間の24時間サイクルの中で、さまざまな割合でメラトニンを分泌します。 メラトニンの分泌量は、夜中に最も多くなり、夜明けに近づくにつれて減少していきます。 このようなメラトニンの分泌スケジュールは、松果体が網膜から受け取った環境中の光の量に関する情報に基づいて維持されます。

松果体に環境光の情報を送るだけでなく、SCNはサーカディアンリズムをコントロールしています。 SCNにはメラトニンの受容体があり、メラトニンの信号を利用して時間帯の情報を得ます。 メラトニンレベルは暗闇の時間帯に最も高くなるため、SCNはメラトニンの活動を、私たちの概日リズムが夜行性の段階にあるべきだというサインとして利用することができます。 このように、メラトニンの分泌は、サーカディアンリズムが環境と同期していないかどうかの重要な指標として機能します（例えば、分泌量が多いにもかかわらず、本人がまだ起きている場合など）。 これは、例えば、飛行機で複数のタイムゾーンを移動した後に、新しい24時間サイクルに適応しなければならない場合に起こる。

メラトニンの分泌が1日の時間を知ることができるように、メラトニンの夜間の分泌時間が1年の季節を知ることができます。 冬は暗闇の時間が長いため、冬の夜間のメラトニン分泌時間は、夏に比べて若干長くなります。 これは、季節の変化に応じて生物学的および行動的な変化を起こす光周性とされる動物のシグナルとして利用されている。 例えば、多くのげっ歯類は冬になると性行為を抑制するが、げっ歯類の松果体を除去すると、この抑制が起こらなくなることがわかっている。 このことから、松果体から分泌されるメラトニンは、ネズミにとって生物学的なカレンダーのような役割を果たしており、季節ごとの行動を調整するのに役立っていると考えられる。 しかし、このようなメラトニンの働きが、光周性を持たない人間に大きく関係しているかどうかは不明である。

メラトニンは夜間や概日リズムと密接な関係があることから、睡眠を促進する役割があると考えられています。 メラトニンの分泌は、覚醒を促すSCNの活動を抑制することで、睡眠を促進するのではないかという仮説もある。 しかし、メラトニンと睡眠の真の関係は明らかになっていない。 夜行性の動物では、メラトニン濃度はやはり夜間に最も高くなることから、メラトニンは必ずしも睡眠の調節には関与しない概日リズムに関与していると考えられる。 メラトニンの投与が睡眠に及ぼす影響については多くの研究が行われており、軽度の睡眠障害に効果があるとの指摘もありますが、その結果はまちまちです（例えば、Ferracioli-Odaら、2013年、Buscemiら、2005年を参照）。

メラトニンの適切な分泌レベルは人間の健康にとって重要であり、このホルモンはここでは説明しない幅広いプロセスに関与しています。 松果体はメラトニンの分泌だけに特化しているため、その重要性が見落とされているのかもしれません。 しかし、概日リズムの維持におけるメラトニンの重要性と、それを生成する松果体の役割を考えると、松果体は中枢神経系の健康に不可欠な構造であることがわかる。