兩個生理機制掌管睡眠：近日節律與睡眠壓力。近日節律週期接近 24 小時，使人擁有大約 15 小時清醒時間和 9 小時睡眠；睡眠壓力由腺苷造成。清醒時，腦中腺苷濃度逐漸增高，若清醒達十幾小時，高濃度的腺苷將形成睡壓，而咖啡具有干擾睡壓的能力。
近日節律和睡眠壓力各自獨立運作，只要不進行睡眠，腺苷濃度將持續增加，然而近日節律週期還是不變。
睡眠時，會先進入非快速動眼期，然後再換成快速動眼期持續交替。在非快速動眼期間，腦波活動平緩，此時無用的神經連結會被清除；在快速動眼期間，腦波活動活躍，通常會做夢，此時會加強必要的神經連結。晚睡將減少非快速動眼期效果；早起將減弱快速動眼期效果。睡眠不足也造成腺苷清理不完全，長期睡眠不足導致愈加疲勞的惡形循環。
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