Цикл сна и бодрствования регулируется несколькими системами. В их основе лежат «химические часы» — цепочка биохимических реакций, сопряженных так, что накопление некоторого вещества тормозит его дальнейший синтез.
В такой системе максимумы и минимумы концентраций этого вещества чередуются через постоянные промежутки времени. На клеточном уровне суточный ритм регулируется главным образом белками PER и TIM. За расшифровку этого механизма была присуждена Нобелевская премия 2017 года. А на уровне организма схожую роль играет гормон мелатонин, вырабатываемый во внутримозговой эндокринной железе. Существуют также механизмы коррекции «часов» в соответствии с режимом освещенности.
