Den mekanism i hjärnan som ansvarar för att reglera den cirkadiska rytmen kallas den biologiska klockan. Denna mekanism är belägen i ett kärnområde i hypotalamus som kallas nucleus suprachiasmaticus. Ljus som faller på ögats näthinna leds via speciella ganglieceller till hypotalamus och därifrån till nucleus suprachiasmaticus. Dessa ganglieceller innehåller det ljuskänsliga pigmentet melanopsin. Nucleus suprachiasmaticus reglerar vaken-sömnrytmen genom att stimulera andra hjärnregioner, t.ex. epifysen (tallkottkörteln). Epifysen producerar hormonet melatonin, som påverkar sömn-vågrytmen.