Het mechanisme in de hersenen dat verantwoordelijk is voor de regulatie van het circadiane ritme wordt de biologische klok genoemd. Dit mechanisme bevindt zich in een kerngebied in de hypothalamus dat nucleus suprachiasmaticus wordt genoemd. Licht dat op het netvlies van de ogen valt wordt via speciale ganglioncellen naar de hypothalamus en vandaar naar de nucleus suprachiasmaticus geleid. Deze ganglioncellen bevatten het lichtgevoelig pigment melanopsine. De nucleus suprachiasmaticus regelt het waak-slaapritme door andere hersengebieden zoals de epifyse (pijnappelklier) te stimuleren. De epifyse produceert het hormoon melatonine, dat invloed heeft op het slaap-waakritme.