Además de los estímulos ambientales, existen dos procesos principales que regulan el sueño.
1. El proceso circadiano. El cerebro tiene un reloj circadiano maestro que mantiene un horario de aproximadamente 24 horas. El reloj reside en una región del cerebro llamada núcleo supraquiasmático (SCN). Existen conexiones desde la SCN a otras regiones del cerebro que regulan el sueño, lo que permite que la SCN promueva el sueño y la vigilia y diferentes momentos del día.
2. El proceso homeostático del sueño. Durante la vigilia, ciertos químicos que promueven el sueño se acumulan en el cerebro, incluyendo adenosina, óxido nítrico y algunas citoquinas. Estos químicos se eliminan del cerebro durante el sueño.
Estos dos procesos están integrados por ciertos circuitos neuronales reguladores del sueño. Se cree que un circuito en el hipotálamo / tronco cerebral llamado interruptor de dormir / despertar juega un papel central. Cuando la señal general de activación (de procesos circadianos, homeostáticos y otros) excede algún umbral crítico, este circuito cambia bruscamente a ‘modo de activación’. Esto activa una población de neuronas en el tallo cerebral y el hipotálamo que expresan neurotransmisores que estimulan la vigilia, inundando la corteza y el tálamo con estos neurotransmisores.
Hay varios otros sistemas subsidiarios que ayudan a expresar variaciones en los procesos circadianos y homeostáticos, haciendo que los estados de sueño y vigilia sean más robustos. Estos incluyen hormonas como la melatonina, cuya liberación está sincronizada por las señales de la SCN con la glándula pineal, aunque la melatonina no es necesaria para dormir y despertar. Las personas que no expresan melatonina (p. Ej., Tetrapléjicos) aún duermen naturalmente por la noche y se despiertan por la mañana; en promedio, tienen una calidad de sueño un poco peor.
