Le sommeil est une fonction doublement cyclique puisqu'elle répond au rythme circadien de 24 heures de l'horloge interne située dans l'hypothalamus antérieur et au rythme ultradien de 90 minutes qui assure l'alternance des cycles du sommeil. Ces cycles, qui comportent la succession du sommeil lent léger, du sommeil lent profond puis du sommeil paradoxal, résultent de l'activité concertée de nombreuses régions du cerveau et de nombreux neurotransmetteurs. Le chef d'orchestre est la région préoptique de l'hypothalamus. L'alternance jour-nuit et la mélatonine jouent les rôles de synchroniseurs. Les facteurs hypnogènes ne sont pas parfaitement connus mais l'adénosine est actuellement le candidat privilégié.