Los neurotransmisores y el sueño están interrelacionados en que los neurotransmisores son responsables de la mayoría de la modulación de la actividad cerebral; El ciclo del sueño en un fenómeno biológico que se ha visto profundamente afectado por la modulación de neurotransmisores. La liberación de ciertos neurotransmisores y la función del ciclo del sueño forman un continuo en el que todas las etapas del sueño, como la etapa en la que una persona deja de responder a los estímulos y la etapa en la que se experimentan los sueños, pueden tener lugar durante un tiempo o fase de tiempo libre actividad cerebral Algunos neurotransmisores, como el ácido gamma-aminobutírico (GABA), se consideran clásicamente como facilitadores del sueño, mientras que otros, como la noradrenalina (NE), muestran la capacidad de facilitar la excitación. Algunos transmisores, como la acetilcolina (Ach), juegan un papel importante durante ambas fases de la conciencia. La investigación de vanguardia sobre el sueño sugiere que otros neurotransmisores pueden realizar funciones previamente desconocidas y diferentes, como la de Ach, a lo largo de todo el continuo de la experiencia de la etapa del sueño.
Los neurotransmisores excitadores como NE, serotonina (5-HT) e histamina se liberan de sus respectivas neuronas durante la vigilia. Estos neurotransmisores se liberan de muchas áreas del cerebro como el locus ceruleus y el hipotálamo posterior y anterior. El papel de los neurotransmisores y el inicio del sueño comienza cuando se revoca la supresión de GABA y otro neurotransmisor inhibitorio, la galanina, ambos liberados del núcleo preóptico lateral ventral (VLPO). Es en este punto que la modulación de la actividad cerebral se orienta hacia la relajación y la pérdida de enfoque en lugar de la cognición y la concentración. Este cambio de ritmo inicia la liberación de otros químicos que promueven el sueño, como la melatonina, de la glándula pineal y el subproducto metabólico inductor del sueño adenosina para comenzar a acumularse en el cerebro anterior.
Estos neurotransmisores inhibidores y señales de sueño del VLPO en forma de varios mensajeros químicos y hormonales se acumulan y comienzan a adherirse fácilmente en cualquier sitio receptor abierto, comenzando la cascada biológica que conduce al descanso cognitivo y corporal. La adenosina parece jugar un papel importante en cuanto a cuándo el cerebro realmente “cambia” de un estado a otro. Como se mencionó, el químico es un subproducto natural de la acción metabólica y se produce durante el estado de vigilia al moverse, hablar y comer. El cuerpo se cansa porque al realizar movimientos de vigilia, la adenosina se acumula y comienza a anular los deseos de vigilia con sus propiedades inductoras del sueño. Las personas que accidentalmente “se quedan dormidas” o no pueden permanecer despiertas a menudo tienen un exceso de acumulación de adenosina.
Una vez que la persona se ha relajado por completo, los neurotransmisores y las señales de sueño continúan disminuyendo la actividad cerebral. El GABA, la galanina y otras sustancias químicas relajantes se producen continuamente para mantener el cuerpo y el cerebro dormidos. Durante este tiempo, otros materiales de desecho acumulados durante el ciclo de vigilia pueden transportarse y eliminarse del cerebro, promoviendo una sensación de refresco y bienestar al despertar. El movimiento rápido de los ojos, o REM, la etapa del sueño en la que una persona sueña, se ve facilitada por la liberación de pequeñas cantidades de neurotransmisores excitadores. El aumento de estos neurotransmisores y la disminución de la señal del sueño finalmente despiertan a la persona y el ciclo comienza nuevamente.