A natureza solitária e a função desconhecida da glândula pineal contribuíram para que a filósofa francesa Renee Descartes lhe chamasse a “sede da alma” e sugerisse que era o local onde a alma imaterial comunicava com o corpo físico. Contudo, as ideias de Descartes sobre a glândula pineal nunca foram amplamente aceites pelos seus contemporâneos, e hoje em dia a função mais frequentemente associada à glândula pineal é a secreção da hormona melatonina, que está envolvida na regulação dos ritmos circadianos.

Não há neurónios que deixem a glândula pineal para levar sinais a outras áreas do cérebro. Em vez disso, a saída principal da glândula pineal – e a forma como comunica com o resto do sistema nervoso – é a melatonina. A glândula pineal é constituída principalmente por células secretoras chamadas pinealócitos, que secretam a melatonina a taxas variáveis ao longo do nosso ciclo de 24 horas. As taxas mais elevadas de secreção de melatonina ocorrem a meio da noite; começam a diminuir à medida que se aproxima o amanhecer. Este calendário de libertação de melatonina é mantido com base na informação sobre a quantidade de luz no ambiente que a glândula pineal recebe da retina. A retina envia esta informação para um núcleo no hipotálamo chamado núcleo supraquiasmático (SCN), e daí segue um caminho convoluto para a glândula pineal.

Além de enviar informação sobre iluminação ambiente para a glândula pineal, o SCN também controla os ritmos circadianos. O SCN tem receptores para melatonina, e utiliza o sinal da melatonina para obter informação sobre a hora do dia. Como os níveis de melatonina são mais elevados durante as horas de escuridão, o SCN pode usar a actividade da melatonina como sinal de que o nosso ritmo circadiano deve estar na sua fase nocturna. Desta forma, a secreção de melatonina pode actuar como um indicador importante se o ritmo circadiano não estiver em sincronia com o ambiente (por exemplo, se estiverem a ocorrer níveis elevados de secreção mas a pessoa ainda estiver bem acordada). Isto acontece quando, por exemplo, alguém tem de se adaptar a um novo ciclo de 24 horas após voar através de vários fusos horários. De facto, a melatonina administrada exógenamente tem sido explorada como forma de acelerar o processo de adaptação a um novo ciclo sono-vigília, com algum sucesso.

Apenas como a secreção de melatonina pode fornecer informações sobre a hora do dia, a duração nocturna da secreção de melatonina pode fornecer informações sobre a estação do ano. Como no Inverno ocorrem períodos mais longos de escuridão, a duração da secreção de melatonina durante a noite no Inverno é ligeiramente mais longa do que no Verão. Isto é utilizado como um sinal em animais que são considerados fotoperódicos, o que significa que experimentam mudanças biológicas e comportamentais em resposta às mudanças de estação. Por exemplo, muitos roedores suprimem a actividade sexual durante os meses de Inverno; foi demonstrado que a remoção da glândula pineal nos roedores impede que esta supressão ocorra. Isto sugere que a secreção de melatonina da glândula pineal serve como uma espécie de calendário biológico em roedores, no processo ajudando a regular o seu comportamento sazonal. Não é claro que esta função para a melatonina tenha grande relevância para os humanos, que não são considerados fotoperíodos. No entanto, devido ao aparecimento de sintomas depressivos durante o Inverno naqueles com desordem afectiva sazonal, suspeita-se que a secreção anormal de melatonina desempenha um papel na desordem, sugerindo que está dentro do reino da possibilidade que as alterações sazonais na secreção de melatonina também afectem o comportamento humano.

Devida à sua estreita associação com os ritmos nocturnos e circadianos, a melatonina tem sido investigada como desempenhando um papel na promoção do sono. Alguns têm feito hipóteses de que a secreção de melatonina pode facilitar o sono ao inibir a actividade no SCN que promove a vigília. Contudo, a verdadeira relação entre a melatonina e o sono não é clara. Em animais nocturnos, os níveis de melatonina ainda são mais elevados à noite, sugerindo um papel da melatonina nos ritmos circadianos que não envolve necessariamente a regulação do sono. Muitos estudos têm investigado os efeitos da administração de melatonina no sono, e embora existam algumas indicações de que pode ser eficaz no tratamento de distúrbios ligeiros do sono, os resultados têm sido mistos (por exemplo, ver Ferracioli-Oda et al., 2013 e Buscemi et al., 2005).

Níveis de secreção de melatonina são importantes para a saúde humana, e a hormona está envolvida numa vasta gama de processos não discutidos aqui. Talvez porque a glândula pineal é altamente especializada, concentrando-se apenas na secreção de melatonina, a sua importância é por vezes negligenciada. O significado da melatonina na manutenção dos ritmos circadianos, contudo, e o papel da glândula pineal na sua produção, sugerem que a glândula pineal é uma estrutura essencial para a saúde do sistema nervoso central.