理层面，微睡眠被定义为脑电图代表着清醒状态背景活动的8–13 Hz的活动为4–7 Hz的活动所取代。一些专家通过以上述的若干行为学指标来判断微睡眠状态，其余多以脑电图特征为鉴定依据。尽管睡眠正常的人在重复单调工作时也可能会产生微睡眠，但微睡眠往往是睡眠不足的后果。微睡眠在例如、使用重型设备等需要高度的环境下极其危险。人们经历微睡眠时往往意识不到自己的微睡眠状态，反倒以为自己一直专注工作或者只是觉得自己走了一会儿神。
与神经系统关联.微睡眠时，大脑和睡意相关的区域活跃度增加，和醒