睡眠是高等脊椎动物周期出现的一种自发的和可逆的静息状态，
表现为机体对外界刺激的反应性降低和意识的暂时中断。
正常人脑的活动，和所有高等脊椎动物的脑一样，始终处在觉醒和睡眠两者交替出现的状态。
这种交替是生物节律现象之一。
觉醒时，机体对内、外环境刺激的敏感性增高，并能作出有目的和有效的反应。
睡眠时则相反，机体对刺激的敏感性降低，肌张力下降，反射阈增高，
虽然还保持着自主神经系统的功能调节，
可是一切复杂的高级神经活动，如学习、记忆、逻辑思维等活动均不能进行，
而仅保留少量具有特殊意义的活动，例如乳儿哭声易惊醒乳母等。
除了周期性这一特征外，睡眠还有可逆性和自发性。
可逆性指睡眠状态能被外界或体内的较强刺激所唤醒；
自发性则表示睡眠的发生是内源性的，
尽管它有时在一定程度上受环境和一些化学因素的影响。
1.睡眠的时相和产生机制
睡眠由两个交替出现的不同时相所组成，
一个是慢波睡眠（SWS），又称非快眼动睡眠（NREMS），
另一个是异相睡眠（PS），又称快眼动睡眠（REMS）.
正常成年人入睡后，首先进入慢波睡眠，历时约 80~120 分钟不等，
即转入异相睡眠，维持约 20~30 分钟，
接着又开始慢波睡眠，
随后转入下一个异相睡眠，如此周而复始进行下去。
整个睡眠过程，一般有 4~5 次转换，
慢波睡眠时程逐次缩短，并以第 2 期为主，
而异相时程则逐步延长。
将睡眠不同时相和觉醒态按出现先后的时间序列排列，可绘制成睡眠图，
它能直观地反映睡眠各时相的动态变化。
（1）慢波睡眠
根据人脑电波的特征，通常将此时相区分为 4 个不同的期，
即相应于睡眠由浅入深的过程。
第 Ⅰ 期：入睡期，
其特征是α波逐渐减少，呈现若干θ波，低电压脑波趋于平坦，
它常出现在睡眠伊始和夜间短暂苏醒之后。
第 Ⅱ 期：浅睡期，
也是较低电压脑波，
其特征是在θ波的背景下呈现睡眠梭形波西格玛波（是α波的变异，频率稍快，为13~15Hz，
幅度稍低，为20~40uV）和若干 k-复合波（是德尔塔波和西格玛波的复合），
它是慢波睡眠的主要成分。
第 Ⅲ 期：中度睡眠期，
其特征是脑电图常有短暂的高压电波，超过 75 uV的德尔塔波，占 20%~50%。
第 Ⅳ 期：深度睡眠期，
呈连续的高频德尔塔波，其出现时间占总时间的 50%以上。
慢波睡眠是正常人所必需。
Ⅲ、Ⅳ两期仅有量的差别，而无质的差异。
一般认为慢波睡眠第Ⅳ期具有消除疲劳的功能，
因此人在长时间体力劳动或睡眠剥夺后，慢波睡眠尤其是深度睡眠将明显增加。
随着睡眠由浅入深，意识逐步丧失，血压略降，心率、呼吸减慢，瞳孔缩小，
体温和代谢率均下降，尿量减少，胃液增多，唾液分泌减少，发汗功能增强等。
在慢波睡眠中，机体耗氧量下降，但脑的耗氧量不变；
同时腺垂体分泌生长激素明显增多。
因此，慢波睡眠有利于促进生长和体力恢复。
睡眠发生的机制至今不很清楚，但根据记录放电和刺激局部脑区产生的效应，
已观察到某些脑区与慢波睡眠有关：
①位于下丘脑后部、丘脑髓板内核群邻旁区和丘脑前核的间脑区域；
②位于脑干尾端的网状结构，
以上两个脑区施以低频电刺激可引起慢波睡眠，
而高频电刺激则引起觉醒；
③位于视前区和 Broca 区斜带区的基底前脑，
对此区无论施加低频或高频电刺激，均可引起慢波睡眠的发生。
（2）异相睡眠：
它是在睡眠过程中周期出现的一种激动状态。
脑电图呈现快频低压不规则β波，类似清醒时脑波。
与慢波睡眠相比，各种感觉进一步减退，
以致唤醒阈提高，骨骼肌反射和肌紧张进一步减弱，肌肉几乎完全松弛。
自主神经系统活动增强，如心率、呼吸加速，血压升高，
脑血流及耗氧量均增加，在男性则有阴茎勃起。
此外，睡者时时翻身，面和指（趾）端肌肉不时抽动，
其中做梦是异相睡眠期间的特征之一。
在异相睡眠中，脑的耗氧量增加。
脑血流量增多，脑内蛋白质合成加快，但生长激素分泌减少。
异相睡眠与幼儿神经系统的成熟有密切的关系，
可能有利于建立新的突触联系，促进学习记忆和精力恢复。
异相睡眠的产生，可能与起自脑桥被盖外侧区胆碱能神经元，
并在脑桥网状结构、外侧膝状体和视皮质记录到的一种脑桥-外侧膝状体-枕区峰电位，
即 PGO 峰电位有关。
PGO 峰电位与快速眼运动几乎同时发生，
在觉醒和慢波睡眠中相对处于静止状态或明显减少，
而异相睡眠中显著增强，
因此目前认为 PGO 峰电位是异相睡眠的启动因素。
2.睡眠障碍
控制睡眠的解剖结构有网状上行激动系统、中缝核、孤束核、蓝斑、丘脑网状核、下丘脑及额叶眶面皮质等。
与睡眠有关的神经递质有乙酰胆碱、多巴胺、5-羟色胺、肾上腺素、γ-氨基丁酸等。
各种原因造成这些解剖结构的破坏和递质传递功能障碍均能导致睡眠障碍。
（1）失眠症：
是以入睡和睡眠维持困难所致的睡眠质量或数量达不到正常生理需求而影响白天社会功能的一种主观体验，
是最常见的睡眠障碍性疾患。
失眠可造成注意力不集中、记忆力减退、判断力和日常工作能力下降、
严重者合并焦虑、强迫和抑郁等症。
（2）发作性睡病：
突然不可抗拒的短时睡眠发作，可能与发生在脑干网状结构内的短暂抑制有关。
患者还常常会在大笑时突然全身肌肉松弛跌倒在地，又称猝倒症，
亦可在乍醒时出现短暂全身不能活动和讲不出话。
临床上以不可控制的病理性睡眠（白天过度嗜睡症）、猝倒发作、睡眠瘫痪、入睡前幻觉四大主征为特点。
（3）睁眼昏迷：
又称警觉性昏迷，指昏迷患者睁眼犹如醒着，但没有动作，
对周围环境不存在任何有意识的反应。
这与非特异性丘脑皮质系统在丘脑部位的病变有关，
觉醒和睡眠的周期表现仍存在，
因为中脑前端网状结构仍完整无损。
（4）瞌睡前幻觉：
系指在进入瞌睡时发生的幻觉。
有的人在乍醒、半醒、或似醒非醒状态时也易发生幻觉，
犹如梦境的短暂延续，可见于发作性睡病。
（5）梦游、夜惊、阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（SAS）、不安腿综合征等。