Если с точки зрения нейронной активности бодрствование можно описать как состояние тонической деполяризации, то медленный сон является состоянием "тонической гиперполяризации". При этом направление перемещения основных ионных потоков, формирующих потенциал мембраны нейрона и участвующих в проведении нервного импульса по аксону (катионов Na++, K+, Ca++, анионов Cl-), а также важнейших макромолекул - из клетки во внеклеточную жидкость и обратно - меняется на противоположное.
Таким образом, можно было бы сказать, что функция медленного сна - чисто восстановительная; в этом состоянии происходит восстановление мозгового гомеостаза, нарушенного в ходе многочасового предшествующего бодрствования. С этой точки зрения бодрствование и медленный сон - как бы "две стороны одной медали". Периоды тонической деполяризации и гиперполяризации должны периодически сменять друг друга для сохранения постоянства внутренней среды головного мозга и обеспечения нормального функционирования таламо-кортикальной системы - субстрата высших психических функций человека. Отсюда ясно, с одной стороны, почему эволюция не создала в мозге единого "центра медленного сна" - это сделало бы всю систему значительно менее надежной, более жестко детерминированной, зависящей полностью от "капризов" этого центра в случае каких-либо нарушений его функционирования.
Регуляция сна-бодрствования является вторично-подчиненной по отношению к навязываемому нейронными осцилляторами супрахиазматических ядер внутрисуточному ритму активности-покоя в той же мере, что и регуляция температуры тела, секреции гормона роста и кортикостероидов и др. Этот ритм, его механизмы являются главным эндогенным модулятором смены состояний в ряду бодрствование - медленный сон - парадоксальный сон. Для количественного описания взаимодействия двух систем - циркадной системы регуляции активности-покоя и гомеостатической системы регуляции сна-бодрствования - была предложена модель (А.А. Борбели), согласно которой первая система работает, как часы с циферблатом, а вторая - как песочные часы, и оба типа часов взаимодействуют друг с другом. Эта модель хорошо описывает и правильно предсказывает поведение системы при ее отклонении в таких случаях, как депривация сна, нарушения при эндогенной депрессии и пр., однако только в отношении медленного сна. В отношении же парадоксального сна пока такой математической модели разработать не удалось. Именно эти важнейшие механизмы остаются наименее изученными по сию пору. Можно с уверенностью утверждать, что эта проблема в силу теоретической и практической значимости будет находиться в центре внимания физиологов и нейробиологов в начале следующего века.
Таким образом, модуляторные механизмы, расположенные в супрахиазматических ядрах и эпифизе, обеспечивают упорядочение процессов сна-бодрствования, их "привязку" к определенному времени суток. Однако совершенно очевидно, что на эти процессы оказывают свое воздействие и другие факторы внешней среды: во-первых, алиментарные (т.е. вещества, поступающие в наш организм с пищей и питьем) и, во-вторых, стрессорные (стрессоры). Особенно интересны с теоретической и важны с практической точки зрения такие стрессоры, которые вызывают так называемый эмоциональный стресс. Физически сила такого раздражителя может быть совершенно ничтожной, но его значимость для организма столь велика, что вызывает целый каскад нервных и гормональных реакций; типичный пример - неосторожно сказанное слово, услышав которое, человек теряет сон на всю ночь...