睡眠時(shí)，機(jī)體的各種生理活動均處于低水平，如各種感覺減退，骨骼肌緊張性和腱反射減弱，內(nèi)臟活動降低（如血壓下降、心率變慢、體溫下降、呼吸減慢、代謝率下降等）。通過對睡眠過程的觀察，發(fā)現(xiàn)睡眠由正相睡眠和異相睡眠兩種時(shí)相組成。
正相睡眠即一般所熟知的睡眠狀態(tài)，其腦電圖特征為同步化慢波，故也稱慢波睡眠。此時(shí)，腺垂體生長激素分泌增多，有利于促進(jìn)生長和體力恢復(fù)。異相睡眠期間各種感覺進(jìn)一步減退，肌緊張和腱反射進(jìn)一步減弱，睡眠更深，其腦電圖特征為去同步化快波，其間還可能有間斷的陣發(fā)性表現(xiàn)（如肢體抽動、血壓升高、心率加快、呼吸不規(guī)則、眼球快速運(yùn)動等）。如在此時(shí)相被喚醒，常訴說在做夢。
快波睡眠時(shí)，腦內(nèi)蛋白質(zhì)合成加快，與神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育成熟密切有關(guān)，可增強(qiáng)記憶，促進(jìn)精力恢復(fù)。成年人睡眠是以慢波睡眠入睡，1～2h后轉(zhuǎn)入快波睡眠，快波睡眠維持約0.5h，又轉(zhuǎn)入慢波睡眠。在整個睡眠期間如此轉(zhuǎn)換可達(dá)4～5次。睡眠是一種主動的生理過程。有人認(rèn)為腦干網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)尾端存在睡眠中樞，它可發(fā)放沖動經(jīng)上行抑制系統(tǒng)傳至大腦皮層，與上行激動系統(tǒng)相對抗。在它們的共同作用下，調(diào)節(jié)著睡眠和覺醒的相互轉(zhuǎn)化。進(jìn)一步的研究證明，睡眠的發(fā)生與中樞內(nèi)不同遞質(zhì)系統(tǒng)功能活動有關(guān)。