Trong 50 năm qua, khoa học đã hiểu thêm nhiều về cơ chế giấc ngủ. Những khám phá mới này đã đập tan một số quan niệm sai lầm lâu đời. Một trong số quan niệm đó là ngủ không khác gì trạng thái bất hoạt động, vì khi ngủ các hoạt động của cơ thể đều chậm lại.

Nhờ nghiên cứu sóng não đồ, các nhà nghiên cứu y khoa biết được giấc ngủ có các chu kỳ và giai đoạn lặp đi lặp lại. Không những không hoạt động chậm lại mà vào một số giai đoạn của giấc ngủ não còn hoạt động rất mạnh. Để ngủ ngon, người ta trải qua những chu kỳ trên ít nhất bốn lần mỗi đêm và mỗi chu kỳ phải đủ dài.

Nói cách đơn giản nhất, một giấc ngủ đêm bình thường có nhiều chu kỳ và mỗi chu kỳ gồm hai giai đoạn lớn, thường được gọi là giấc ngủ chuyển động mắt nhanh hoặc mơ (REM) và giấc ngủ không mơ (non-REM). Có thể biết một người đang trong giấc ngủ REM khi nhãn cầu của người đó chuyển động nhanh.

Giấc ngủ non-REM được chia làm bốn giai đoạn nhỏ. Sau khi đặt lưng nằm xuống, bạn từ từ đi vào giai đoạn một—thiu thiu ngủ. Lúc này các cơ giãn ra, sóng não nhanh và không đều. Khi xảy ra lần đầu, giai đoạn này thường kéo dài từ 30 giây đến 7 phút. Khi bước vào giai đoạn hai—ngủ thật, sóng não có biên độ lớn hơn, bạn có thể thấy những hình ảnh và ý tưởng rời rạc nhưng không ý thức cũng như không thấy những việc xung quanh, cho dù mắt bạn có đang mở đi chăng nữa. Giai đoạn này chiếm 20 phần trăm tổng số thời gian ngủ.

Kế đến là giai đoạn ba và bốn—ngủ sâu hơn và sâu nhất, còn được gọi là giấc ngủ delta. Trong hai giai đoạn này (thường chiếm 50 phần trăm tổng số thời gian ngủ), sóng não chậm và có biên độ lớn, bạn khó tỉnh giấc vì phần lớn máu trong cơ thể đều dồn về các cơ. Đây là lúc cơ thể tái tạo tế bào và tự phục hồi, và cũng chính trong giai đoạn giấc ngủ delta này, cơ thể của trẻ em phát triển. Cần lưu ý rằng nếu không trải qua giai đoạn ngủ sâu delta thì một người, dù nhỏ hay lớn, sẽ dễ bị mệt mỏi, lừ đừ hoặc thậm chí buồn bã vào ngày hôm sau.

Mỗi chu kỳ kết thúc với giai đoạn giấc ngủ REM có tính chất hoàn toàn khác. Trong giai đoạn này (thường xảy ra sau mỗi 90 phút), máu dồn về não nhiều hơn và sóng não đồ hầu như giống với khi bạn thức. Tuy nhiên, cơ bắp bạn không thể cử động được, có lẽ để bạn khỏi hành động theo giấc mơ, nhằm tránh làm tổn thương chính mình và người khác.

Giai đoạn REM, hoặc mơ, xảy ra mỗi lần mỗi dài thêm và rất quan trọng đối với sức khỏe tâm thần. Giống như máy vi tính, não sàng lọc các thông tin trong bộ nhớ tạm, xóa bớt dữ liệu không quan trọng và lưu lại những gì cần nhớ lâu. Giai đoạn REM nếu diễn ra không đều đặn theo chu kỳ và không đủ dài thường gây rối loạn cảm xúc. Chẳng hạn, những người mất ngủ có giấc ngủ REM ngắn hơn mức trung bình thường bị rơi vào vòng luẩn quẩn mất ngủ - lo lắng - mất ngủ, khiến họ ngày càng hoang mang, lo sợ.

Vậy, điều gì sẽ xảy ra khi các chu kỳ này thường xuyên kéo dài không đủ lâu và không lặp lại đủ số lần cần thiết (dù do nguyên nhân chủ quan hay khách quan)? Nếu ngủ không đẫy giấc, giai đoạn REM cuối và dài nhất—thiết yếu cho sức khỏe tâm thần—sẽ bị rút ngắn. Còn nếu thường ngủ chập chờn hoặc hay bị tỉnh giấc, chúng ta không có được giai đoạn ngủ sâu delta cần thiết để cơ thể phục hồi. Những người bị thiếu ngủ trầm trọng sẽ bị giảm trí nhớ, giảm khả năng tập trung, diễn đạt, phân tích và sáng tạo.

Điều gì khiến cơ thể buồn ngủ? Dường như có nhiều yếu tố phối hợp tạo nên chu kỳ thức-ngủ. Một trong các yếu tố đó là hóa chất trong não. Một khối tế bào thần kinh trong não dường như cũng ảnh hưởng đến chu kỳ này. Chiếc “đồng hồ” này nằm gần nơi hai dây thần kinh thị giác giao nhau. Chính vì vậy mà lượng ánh sáng cũng có ảnh hưởng đến cảm giác buồn ngủ. Ánh sáng khiến bạn tỉnh giấc, còn bóng tối có tác dụng ru ngủ.

Một yếu tố nữa là thân nhiệt. Khi thân nhiệt lên đến mức cao nhất—thường vào khoảng giữa buổi sáng và giữa buổi tối—là lúc bạn tỉnh táo nhất. Thân nhiệt càng thấp, bạn càng cảm thấy buồn ngủ. Tuy nhiên theo các nhà nghiên cứu, mỗi người có chu kỳ thức-ngủ khác nhau.