研究发现,在不同的睡眠阶段的大脑活动不同。例如,在“非快速眼动”睡眠期间,身体释放生长激素。此外,在“非快速眼动”睡眠期间,一些脑蛋白的合成增加,负责合成蛋白质的基因变得更加活跃。相反,在“快速眼动”睡眠期间,这种蛋白产生活性似乎没有任何增加。
目前,已经确定的是,缺乏睡眠会影响免疫系统并改变体内的激素水平,也会影响中枢系统,不过,受影响最大的是大脑,这点在人和动物身上都是一致的。研究人员提取出大脑中的神经元细胞,在实验室中培养,发现它也有活动和不活动两种状态,这类似于清醒和睡眠。这可以解释为什么最简单的生物也会表现出类似睡眠的行为。例如,秀丽隐杆线虫,虽然它只有302个神经元,但是也会睡眠。研究人员认为,也许生命从原始细胞进化开始时,就有这种休息机制了。