Samotny charakter i nieznana funkcja szyszynki przyczyniły się do tego, że francuski filozof Renee Descartes nazwał ją „siedzibą duszy” i zasugerował, że jest to miejsce, w którym niematerialna dusza komunikowała się z ciałem fizycznym. Pomysły Kartezjusza na temat szyszynki nigdy nie były jednak powszechnie akceptowane przez współczesnych, a dziś funkcją najczęściej kojarzoną z szyszynką jest wydzielanie hormonu melatoniny, który bierze udział w regulacji rytmów okołodobowych.
Nie ma neuronów, które opuszczają szyszynkę, aby przenosić sygnały do innych obszarów mózgu. Zamiast tego, głównym wyjściem szyszynki – i sposobem, w jaki komunikuje się ona z resztą układu nerwowego – jest melatonina. Szyszynka składa się głównie z komórek wydzielniczych zwanych pinealocytami, które wydzielają melatoninę w różnym tempie w ciągu 24-godzinnego cyklu. Największe tempo wydzielania melatoniny występuje w środku nocy; zaczyna się ono zmniejszać w miarę zbliżania się do świtu. Harmonogram uwalniania melatoniny jest utrzymywany w oparciu o informacje o ilości światła w otoczeniu, które szyszynka otrzymuje od siatkówki. Siatkówka wysyła te informacje do jądra w podwzgórzu zwanego jądrem nadskrzyżowaniowym (SCN), a stamtąd biegną one zawiłą drogą do szyszynki.
Oprócz wysyłania informacji o oświetleniu otoczenia do szyszynki, SCN kontroluje również rytmy okołodobowe. SCN ma receptory dla melatoniny i wykorzystuje sygnał melatoniny do uzyskania informacji o porze dnia. Ponieważ poziom melatoniny jest najwyższy w godzinach ciemności, SCN może wykorzystać aktywność melatoniny jako znak, że nasz rytm okołodobowy powinien być w fazie nocnej. W ten sposób wydzielanie melatoniny może działać jako ważny wskaźnik, jeśli czyjś rytm okołodobowy nie jest zsynchronizowany ze środowiskiem (np. jeśli występuje wysoki poziom wydzielania, ale dana osoba jest nadal szeroko rozbudzona). Dzieje się tak na przykład wtedy, gdy ktoś musi przystosować się do nowego cyklu 24-godzinnego po locie przez kilka stref czasowych. Egzogennie podawana melatonina, w rzeczywistości, została zbadana jako sposób na przyspieszenie procesu adaptacji do nowego cyklu sen-czuwanie, z pewnym sukcesem.
Tak jak wydzielanie melatoniny może dostarczyć informacji o porze dnia, nocny czas wydzielania melatoniny może dostarczyć informacji o porze roku. Ponieważ w zimie występują dłuższe okresy ciemności, czas trwania nocnego wydzielania melatoniny w zimie jest nieco dłuższy niż w lecie. Jest to wykorzystywane jako sygnał u zwierząt, które są uważane za fotoperiodyczne, co oznacza, że doświadczają zmian biologicznych i behawioralnych w odpowiedzi na zmieniające się pory roku. Na przykład, wiele gryzoni tłumi aktywność seksualną w miesiącach zimowych; wykazano, że usunięcie szyszynki u gryzoni zapobiega temu tłumieniu. To sugeruje, że wydzielanie melatoniny z szyszynki służy jako rodzaj biologicznego kalendarza u gryzoni, w procesie pomagając regulować ich sezonowe zachowanie. Nie jest jasne, że ta funkcja melatoniny ma duże znaczenie dla ludzi, którzy nie są uważani za fotoperiodycznych. Jednakże, ze względu na początek objawów depresji w zimie u osób z sezonowym zaburzeniem afektywnym, podejrzewa się, że nieprawidłowe wydzielanie melatoniny odgrywa rolę w tym zaburzeniu, co sugeruje, że jest w granicach możliwości, że sezonowe zmiany w wydzielaniu melatoniny również wpływają na zachowanie ludzi.
Dzięki bliskiemu związkowi z nocą i rytmami okołodobowymi, melatonina była badana jako odgrywająca rolę w promowaniu snu. Niektórzy wysunęli hipotezę, że wydzielanie melatoniny może ułatwiać sen poprzez hamowanie aktywności w SCN, która promuje czuwanie. Jednak prawdziwy związek między melatoniną a snem jest niejasny. U zwierząt nocnych poziom melatoniny jest nadal najwyższy w nocy, co sugeruje rolę melatoniny w rytmach okołodobowych, która niekoniecznie wiąże się z regulacją snu. W wielu badaniach badano wpływ podawania melatoniny na sen, i chociaż istnieją pewne przesłanki, że może być ona skuteczna w leczeniu łagodnych zaburzeń snu, wyniki były mieszane (na przykład, patrz Ferracioli-Oda i in., 2013 i Buscemi i in., 2005).
Właściwe poziomy wydzielania melatoniny są ważne dla zdrowia człowieka, a hormon ten jest zaangażowany w szeroki zakres procesów, które nie zostały tutaj omówione. Być może dlatego, że szyszynka jest wysoce wyspecjalizowana, skupiając się tylko na wydzielaniu melatoniny, jej znaczenie jest czasami pomijane. Znaczenie melatoniny w utrzymaniu rytmów okołodobowych, jednak, i rola szyszynki w jej produkcji, sugerują, że szyszynka jest istotną strukturą dla zdrowia centralnego układu nerwowego.