人是怎样完成觉醒—睡眠—觉醒这一周期节律变化的呢？下面我们谈谈科学家已经破译了的控制人们睡眠与觉醒的“密码”。
一、眼睛
视网膜神经随着日夜光线的变化而发生改变，并将获得的信息通过视觉神经传递到视下丘。
二、主时钟
视下丘的其中一部分又叫前交叉核，能根据眼部传递来的信息，控制人的觉醒与睡眠。
三、松果腺
其位于前交叉核，能分泌松果体素，即褪黑素来引发睡意和睡眠。
四、脑侧室前视核
科学家发现，入睡或醒来是体内激素对抗的结果，大脑前部一个小区域可决定人的睡眠状况：是安然入睡还是辗转难眠。
由法国和瑞士科学家组成的一个研究小组说，他们已首次证明，大脑前部一个被称为脑侧室前视核（VLPO）的区域主宰着睡眠。
研究人员以老鼠进行实验，结果显示，在脑侧室前视核中的三角形细胞受肾上腺素和血清素等激素的控制。根据他们的理论，VLPO细胞在人体置於黑暗、酒精和温暖的气氛及其他因素中时，就会发挥作用，令人入睡。这种细胞发挥作用时，会阻止大脑的其他区域释放令人“清醒”的激素。而这样又会使更多的VLPO细胞变得活跃，在激素“大战”中占上风，使人进入睡眠状态。VLPO神经元在深度睡眠状态中仍然高度活跃，这种状态被称为“眼球快速运动期”，眼球在眼皮下不停转动，显示人正在活跃地做梦。
睡眠小贴士：
科学家们在对果蝇的睡眠研究中发现，果蝇具有与我们称之为睡眠的行为相似的行为模式。他们识别出，被称为蘑菇体的结构是大脑参与睡眠调控的部分。这一发现使我们从神经角度对果蝇的睡眠有了一个认识，并且还将睡眠与蘑菇体的其他已知功能——学习和记忆联系了起来。虽然目前还不清楚蘑菇体如何控制睡眠，但已经证明如果这个区域被化学物质破坏了，那么果蝇就很少会睡觉。我们已经知道蘑菇体在学习和基因中起到一定的作用，因此使研究人员自然而然地想到睡觉和学习可能在果蝇的大脑中以我们还不知道的方式联系着。这些发现支持了睡觉可能巩固果蝇白天形成的记忆的观点——这种情况与脊椎动物很相似。睡着的果蝇与睡眠中的人很相似，两者在被突然叫醒时都会头晕眼花的，而且睡眠不足时都需要补充上才行。所以科学家们认为调节睡眠和学习的一个机制可能在进化上具有保守性。因此，研究蘑菇体可能有助于人们了解控制脊椎动物和非脊椎动物睡眠机制。
知识链接：大脑睡觉也要轮班倒
我们将鸭子一个挨着一个排成一个正方形的梯队，那些待在中间的鸭子可以安稳地把两只眼睛都闭上好好休息，而在最外面一圈靠边的鸭子则只能睁一只眼闭一只眼地睡觉，并且它们闭着的那只眼睛永远是面向里面的鸭子的。
为了让大脑的每一部分都能够充分休息，这些在边上的鸭子每隔一段时间就会站起来，换个方向，再接着睡觉。这样可以让原来睁着的那只眼睛朝向里面从而获得休息的机会，也可以让另一半大脑睡个觉。
美国印第安纳州立大学的实验室的玻璃容器里安静地躺着12只绿色鬣蜥。这是一种产自南美洲和西印度群岛的大蜥蜴。白天的时候，它们会像晒太阳一样享受容器顶部实验灯发出的亮光，到了晚上就会闭上两只眼睛，或者有时候只闭上一只眼睛休息。
这些和其他的宠物没有什么区别，但是有一个情形例外，它们的头上都有一些用来记录脑电波的线圈。印第安纳州立大学的科学家们想借此了解，当实验灯关闭的时候这些鬣蜥的大脑中发生了什么，它们是否也和人类一样需要睡眠，如果睡觉，那么在睡觉的时候是全面停止大脑活动还是“睡半个，醒半个”。
这些科学家还想通过这些鬣蜥弄明白另一个更加基本的问题：为什么会存在睡眠。这所大学的生物学家史蒂文·利马说：“睡眠已经引起了科学界极大的兴趣，但是我们甚至还不知道睡眠是什么。”
动物睡觉的方式有很多种，黑蝙蝠一天要睡20个小时，长颈鹿只需要睡两个小时。科学家们还需要更加充足而有力的解释来回答为什么动物们会以各种各样复杂的形式睡觉。正如利马所说的那样：“我们不了解动物们为什么需要睡眠，一个重要的原因就是我们还不了解睡眠的进化过程。”
利马是一个科学家团队中的一员，这些为数不多的科学家致力于在动物王国推进睡眠方面的研究。他们认为，绝大部分动物都睡眠，动物的睡眠已经进化了差不多6亿年。6亿年间，睡眠就和人类几百万年来的形体、智力演化一样发生了极大的变化。
以前，大家普遍认为只有脊椎动物才有睡眠，但是最近这几年，科学家已经发现无脊椎动物，比如蜜蜂和小龙虾，也有睡眠。科学家们已经就此在果蝇身上做了大量试验、“它们一晚上休息10个小时，如果你人为地让它们保持清醒的时间越长，它们晚上一次休息的时间也就会越长。”威斯康星大学的精神病专家吉乌里奥·托诺尼说。
科学家甚至还发现，果蝇的睡眠和人类的睡眠一样，都和各自的神经细胞活动有关系。“两种睡眠都会发出低频率的电极信号，极为相似。”托诺尼说。
这样的实验结果证明了脊椎动物的睡眠和无脊椎动物的睡眠有很多相似之处，这同样也让科学家更加确定，睡眠早在动物进化之初就有了，它也许已经有6亿年的历史了。“6亿年前，那些微小的神经细胞聚集到一起的时候，睡眠就产生了。也就是说，我们睡觉的时候所做的事情在很早很早以前就已经在做了，这是一个古老的现象。”利马说。
关于睡眠的原始功能，科学家更是说法不一。托诺尼相信，睡眠是一个最原始的治疗过程，可以让辛苦劳累了一天的神经细胞得到休息，恢复到健康状态。他说：“不管你有意识还是无意识，反正在你清醒的时候，你总是不停地学习着。学习会加强神经细胞之间的联系，形成神经键（一种神经细胞的连接状态），而神经键需要大量的能量，这也就意味着，当一天结束的时候，人的大脑已经花费了很多的能量。”托诺尼认为，这些都是睡眠必须存在的理由。托诺尼和他的同事切亚拉·斯瑞里将他的这种观点撰写成文章，发表在最新一期的《睡眠医学评论》上。
从“人类”与果蝇之类的动物“分道扬镳”，各自进化，至今已经有近6亿年了。随着人类的进化，睡眠也在进化。随着人类社会的演进，人们需要考虑的事情越来越多，人类不得不在睡眠的时候继续大量活动大脑，睡眠之中有了梦，人做梦的时候，眼球会快速移动。而且，众所周知，高速移动眼球的睡眠和雷姆睡眠（REM，雷姆，人体伦琴当量，是指人体发射的某种信号达到一定数量级，它与做梦一样表明大脑仍在辛苦工作）往往发生在夜深的时候，并且常常在一段时间的低频率信号之后。实验也表明，这种雷姆睡眠也普遍存在于其他哺乳类动物。
睡眠研究者们想知道，很多很多年前，鸟类、哺乳类动物和爬行类动物的祖先是否是以相同的方式睡觉，雷姆睡眠是否是哺乳类动物所特有。也许鸟类和爬行类动物的睡眠在进化过程中形成了一套和哺乳类动物不同的睡眠模式，就像只有鸟类有翅膀一样。
弄清楚这个问题就可以帮助科学家理解雷姆睡眠存在的原因。科学家们已经为这种睡眠时发射的一定量级的信号到底有什么作用产生了种种说法，普遍的说法认为它在人们学习和记忆的过程中扮演了极其重要的角色。
在10月27日出版的《自然》杂志上，美国加利福尼亚大学睡眠研究专家杰罗姆·西格尔博士却不这么认为。在他看来，雷姆睡眠并不像发射低频率信号的低频率睡眠一样对人体至关重要。他通过研究发现，当人的大脑受到伤害，或者哪怕服用了抗抑郁病的药剂后，人们在睡眠中的雷姆量级会大大减小，而人却并没有任何不舒适感。西格尔说：“人们有没有雷姆睡眠并不重要。那些动物睡眠的时候发射一定量级的信号，主要是为了能够随时醒来，以应对无处不在的生存危险。雷姆睡眠有这种‘警钟’功能。”