睡眠
脳の覚醒は脳内のヒスタミンにより齎されており、脳内のヒスタミンを妨害することで脳は睡眠へと導かれる。脳内のヒスタミンを妨害する物質には、ATP代謝物のアデノシンがある。抗ヒスタミン剤の成分の一部にも脳内のヒスタミンの妨害を行い、眠気を誘発するものがある。また、プロスタグランジンD2(英語版)は、脳内のアデノシン量を増やし、眠気を誘発する。
睡眠誘発物質のアデノシンは、アデノシンデアミナーゼにより代謝されることでイノシンとなるが、脳脊髄中のイノシンの量は不眠バイオマーカーの一つとされる。またアデノシンは、アデノシンキナーゼによりアデノシン三リン酸 (ATP)からリン酸を一つ貰い受け、アデニル酸 (アデノシン一リン酸)へと戻るが、ATPの生成を補助する物質コエンザイムQ10の摂取は俗に悪夢を増やすと言われている。
また、ショートスリーパーはDEC2遺伝子の変異が関係するとされるが、DEC2遺伝子はATP消費による脂質形成 (同化)を抑制するとされる。DEC2は、低酸素状態でも発現するとされる。
ビタミンB群も睡眠に影響を与えるとされる。豪アデレード大学の実験によれば、ビタミンB6の摂取は夢の覚えている量を増やす一方、ビタミンB6を含むビタミンB複合体の摂取は夢の覚えている量を増やさない上に睡眠の質を下げる効果があるという結果が出ている。
その他、脳内のシナプス蛋白質のリン酸化の進行が眠気に関係するという説が存在する。
日中の眠気は、アルツハイマー病のリスクが高いことを示している可能性がある。
寝癖、寝相(英語版)(寝返り)、夢、夜間陰茎勃起現象
稀にではあるが、遺伝的に睡眠時間が短い人間(ショートスリーパー)は存在する。
眠い時に眠り、結果「短眠」を1日に数度取る人もいるが、古代人がそうであったとの主張もある。
「まったく睡眠を取らずに健康に生活している」と主張する者がいるのは事実である。一例を挙げると、米国ニュージャージー州で暮らしていたアル・ハーピン(1862? - 1947)という人物は「生涯で一度も眠ったことのない男」として『ニューヨークタイムズ』が少なくとも2度にわたって記事で紹介しており、比較的よく知られている。
例えば、カモノハシは9時間の睡眠時間のうち、レム睡眠が8時間を占める。イルカはレム睡眠をほとんど必要としない。
脊椎動物以外の動物、例えば節足動物にも睡眠に類似した状態がある。神経伝達物質の時間変化を観察すると、レム睡眠と似た状態になっている。これら昆虫も睡眠不足となると作業が雑になり、ミスが見られるようになる。殺虫剤のネオニコチノイドなどの薬物は、有益な蜂などの昆虫の睡眠や時間感覚を妨害する。
ヒトと異なり、生物の中には、長い期間覚醒しない種もある。これは冬眠と呼ばれる。冬眠する生物の例として、クマ、リス、カエルなどが挙げられる。
睡眠の際の姿勢も生物によって異なる。魚類は単に水中を漂う形で睡眠状態に入る。フラミンゴは片足で立ったまま眠るとされる。またイルカや一部の鳥などは数秒程度の半球睡眠(大脳半球ずつ交互に眠ること)を繰り返して取るため、眠りながら泳ぎ続けることが可能である。半球睡眠は人間では脳障害などの病気や薬の重篤な副作用以外では脳の構造上、不可能と言われている。
ネコは丸くなって寝ているという印象が多いが、これは身を守ろうとしているか寒い時の状態で、攻撃を受けないと確信したリラックス状態の飼い猫は、体の熱を逃がすために仰向けで寝ることもある。この例はネコに限った事例ではなく、イヌなど体毛が多く気候や気温が安定しない場所で生活する動物は行う。
日本の近代以前では、昼に着用していた上着を使用する例もあった。
衾、毛布
睡眠はヒトの心身の健康や生活の質にとって重要なため、医学や脳科学の研究テーマとなっており、日本睡眠学会も設けられている。
個々人が自宅で脳波など睡眠中の状態を計測できる小型機器、それらで得られたビッグデータを分析できる人工知能(AI)など睡眠に関する技術(スリープテック)が急速に進歩しており、従業員の睡眠の質調査や改善支援をビジネスにする企業も登場している。
覚醒を維持する神経伝達物質には、ノルアドレナリン、セロトニン、ヒスタミン、アセチルコリン、オレキシンなどがあるが、睡眠中はこれらの神経伝達物質を産生する神経細胞が抑制されている。その抑制には腹背側視索前野に存在するGABA作動精神系が関与しているとされる。アセチルコリン作動性神経の一部はレム睡眠の生成にも関与している。
カルシウムイオンが細胞内に取り込まれることで脳が眠りにつくという研究結果もある。理化学研究所・東京大学の上田泰己らは、CaMKIIαとCaMKIIβが睡眠促進リン酸化酵素であることを初めて同定し、睡眠のリン酸化仮説を提唱した
2018年6月13日、筑波大学の柳沢正史教授らのチームの研究により、マウスの実験で脳内の80種類のタンパク質の働きが活性化することで眠気が誘発されることが発見されたと『ネイチャー』電子版に発表された。同チームは特定のタンパク質が睡眠を促すことで神経を休息させ、機能の回復につながるという見方を示し、睡眠障害の治療法開発につながる可能性を指摘した。
30分以下の昼寝を習慣的にとる人は、それ以外の人に比べてアルツハイマー病にかかるリスクが低下するという報告がある。
高齢者は昼寝後と前では最大血圧で平均8.6mmHg、最小血圧で平均15.6mmHgも血圧が降下したという報告もあり、生活習慣病予防も期待される。
40分以上の昼寝は、メタボリックシンドロームのリスクを増加させる。