Під час повільної фази сну нейрони починають синхронізуватися, вмикаючись і вимикаючись одночасно. Оскільки всі нейрони в якийсь момент припиняють роботу, їм не потрібно багато кисню. Це призводить до того, що в мозок надходить менше крові, а спинномозкова рідина заповнює простір, що звільняється.
Базальний передній мозок сприяє сну і неспання, тоді як частина середнього мозку, навпаки, збуджує. Коли з базального переднього мозку вивільняється аденозин, з’являється бажання засинати. Мигдалеподібне тіло стає дедалі активнішим під час суворого сну. Воно відповідає за регулювання емоцій.
Під час сну мозок не відпочиває “Що таке втома?”, – це питання, з якого бере початок наука сомнологія. Щойно стало можливим оцінити активність нейронів і нейронних мереж, одразу стало зрозуміло, що під час сну мозок не відпочиває, а навпаки – працює активніше, ніж під час неспання.