由於地球的自轉，日升日落和白晝、黑夜的形成，地球上的一切生物從出生開始，就都適應了晝夜24小時的時間節律，其一切生命活動也都與外界的白晝、黑夜周期合拍。在高等動物中，這種與外界時間合拍的生命活動包括覺醒、睡眠、進食、自主神經功能、各種心理功能、工作效率、體溫、代謝和內分泌活動等等。比如人類除入睡和覺醒有恒定時間外，血壓淩晨3點左右最低，而晚上9點左右最高；體溫則是午夜最低；最容易感到疲乏和精力、效率最差的高峰分別在淩晨3時和下午3時左右。即使在完全隔絕時間提示的條件下，比如長期幽禁在黑暗中，這些生命活動雖然不能十分準確地以24小時為周期，但生物節律仍能保持不變。
睡眠和覺醒是一個平衡關係，我們的覺醒時間越長，就需要越多的睡眠，也就更容易入睡。比如你在某天晚上少睡了一會兒，那麼在下一個晚上我們就需要更多的睡眠來補充前一天少睡的時間。也許你也注意到了，我們並不需要用完全相同的時間去補充先前失去的睡眠，因為比起睡眠後期，在開始睡眠的頭幾個小時內我們幾乎總是要睡得更深。因此，在補充睡眠的那個晚上，如果我們的睡眠程度更深，隻需要較少的時間就能補充失去的睡眠。所以說，睡眠和覺醒有時並不是受我們主觀意誌所控製的。當夜晚我們的活動受限時，我們就睡覺；到白天我們的體力和精力充沛時，我們就開始工作，傍晚再放鬆。
每個人的體溫也是有基本的生物節律的，一般在午後最高，而淩晨3～5時最低。正常情況下，我們的睡眠也是與這種模式同步的。當後半夜體溫下降時，我們更容易入睡；而早晨體溫上升時，我們則容易覺醒。這就是為什麼大多數人喜歡在晚上10點到午夜這段時間入睡；而那些在早晨8點上床睡覺的上夜班的人，中午11點到下午1點則是他們睡眠的一道障礙。下午早些時候是睡眠的第二個好時機，這時的體溫很高，因此會抑製我們體內的代謝率，這樣的情況是允許我們進入睡眠的。
我們經常會將那些具有自然早起的生理節律者稱為“百靈鳥”，這些人喜歡早起，在早晨開展工作效率最高；另外一個極端是“貓頭鷹”，這些人喜歡熬夜，他們感到最佳狀態出現在夜間。大部分人在睡眠時間上也的確有些個人偏好，但並沒有一個與之相對應的“最佳的白天的時段”。
我們每天都需要睡眠，而隻要有睡眠就有覺醒，但我們是如何入睡呢？又是怎樣醒來的呢？恐怕你並不知道。最初，人們認為睡眠是一個被動過程，即睡眠是由於身體內部的需要，使感覺活動和運動活動暫時停止，給予適當的刺激就能使其立即進入覺醒的狀態。但是隨著科學的發展，科學家發現睡眠是由於中樞神經係統內部發生了一個過程而造成的，大腦中樞存在著產生睡眠的“司令部”，睡眠並不僅是覺醒的終止，而是由於中樞神經係統內部一定部位的功能活動所引起的。覺醒和睡眠都是人體生理活動所必要的。隻有在覺醒狀態下，人體才能進行工作和其他活動；而通過睡眠，可以使我們的精力和體力得以恢複，於睡眠後保持良好的覺醒狀態。可見，睡眠和覺醒是兩個互相對立，又相輔相成的過程。
那麼人的清醒又是怎麼維持的呢？科學家發現，人體中除了有“睡眠中樞”，還有“覺醒中樞”，從而使人保持清醒狀態。如果人的“覺醒中樞”受害，就會引起昏迷。
睡眠與覺醒的周期與晝夜的交替一致，但並不是光照與黑暗直接引起了我們的覺醒與睡眠。人類睡眠與覺醒的交替是人體生物鍾的一種內在控製。保持睡眠和覺醒交替的內在機製是體內化學物質的周期性波動，比如鬆果體分泌的一種叫“褪黑素”的激素，它是由一種叫“5-羥色胺”的神經介質轉變而成，這一轉變需要某種酶來催化，這種催化酶在夜間（黑暗中）高，在白天（光照下）低，因此人體在夜間比在白天有更多的“褪黑素”合成，這就似乎可以說明睡眠與覺醒的晝夜交替有其物質基礎。
覺醒也需要一定的係統來維持。在我們人腦中有一個被稱為“腦幹網狀結構”的部位。這個網狀結構向下能控製脊髓的某些活動，向上能影響大腦皮質的活動，其中向上由兩個係統組成，即“上行激活係統”和“上行抑製係統”。研究表明，網狀結構的上行激活係統對維持人的覺醒起著重要作用。可以說，覺醒的維持也是一個很複雜的神經生理過程。