Гіпоталамус займає дуже невелику частину головного мозку, але функції його надзвичайно різноманітні. Це пояснюється його численними зв'язками з іншими відділами мозку. Дослідженнями багатьох авторів було показано, що гіпоталамус відає всім «внутрішнім господарством» організму. Він регулює частоту скорочень серця, дихання, кров'яний тиск, обмінні процеси, температуру тіла і інші функції організму. Поряд з цим роздратування і руйнування деяких ядер гіпоталамуса викликає різкі зміни активності кори головного мозку і загальної поведінки організму, у зв'язку з чим рядом вчених були висловлені припущення про наявність у ньому вона центрів і неспання.
Незважаючи на протиріччя у поглядах окремих вчених щодо питання про роль гіпоталамуса у зміні цих циклів (про що докладніше буде сказано далі), участь його в зміни сну і неспання можна передбачити вже на тій підставі, що він регулює діяльність всіх фізіологічних систем організму, режим яких зазнає різкі зміни при переході від одного з цих станів до іншого.
Не менше значення для розуміння механізмів сну мали дослідження функцій так званої ретикулярної формації, що означає в перекладі «сітчасте освіта». Вона представлена різноманітними за формою і величиною клітинами, розкиданими всередині мозкового стовбура, майже на всьому його протязі оточеними мережею волокон, що йдуть в безладних напрямках. Деякі з клітин зібрані групами, складовими більш або менш відокремлені ядра, число яких за деякими описами досягає 40.
Від ретикулярної формації йдуть довгі, низхідні до спинного мозку і висхідні до передніх відділах головного мозку волокна.
Незважаючи на те, що ретикулярна формація була описана давно, її фізіологічна функція виявилася розкритою лише близько двадцяти років тому. Увага до неї було залучено завдяки роботі Р. Моруцци і Р. Мэгуна, що показав в 1949 році, що подразнення ретикулярної формації електричним струмом викликає генералізовані зміни електричної активності кори головного мозку, характерні для пробудження тварин (рис. 2). Пізніше Ж. Сегундо з співавторами (1955) підтвердили активізуючий вплив подразнення ретикулярної формації на кору, зазначивши, що типова для такого подразнення реакція ЕЕГ супроводжувалася у мавп появою ознак збудження.
Рис. 2. Зміни електричної активності мозку у кролика при подразненні ретикулярної формації, характерні для порушення (жирною лінією позначені роздратування. Внизу - електрокардіограма).
На підставі цих спостережень виникло уявлення про те, що ретикулярна формація мозкового стовбура має постійне тонічне вплив на кору головного мозку, підтримуючи її в безсонному стані. Ось чому ретикулярну формацію часто називають «активізуючою» висхідної системою. Це уявлення знайшло своє подальше підтвердження в дослідах показали, що руйнування ретикулярної формації (але при збереженні звичайних специфічних шляхів, несучих до мозку сигнали) супроводжується тривалим перебуванням тварин у стані сну.
Таким чином, стосовно всіх трьох розглянутих нами структур таламуса, гіпоталамуса і ретикулярної формації були отримані докази, які підтверджують їхню причетність до процесів сну і неспання. Однак їх зв'язок з зазначеними процесами виявилася різною. Якщо сон можна було викликати, дратуючи таламус і гіпоталамус низькочастотними імпульсами електричного струму, то при подразненні ретикулярної формації цього не відбувалося: сон тварин наставав лише після її руйнування.
У результаті виникло навіть уявлення про антагоністичних взаємовідносинах активує ретикулярної формації і таламической системи. Згідно з цим поданням сон і неспання залежать від того, яка система превалює в той чи інший момент.
Всі ці спостереження змушують переглянути існували раніше, теорії сну, хоча деякі з них, як це буде видно з подальшого, ще не остаточно втратили своє значення.
