睡眠是人类或动物经过长期进化，后天获得的一种生理功能。自
古以来人们对这种生理现象就有很大的兴趣。近百年来，科学家们经过艰苦的探索和研究，先后提出了各种各样的学说和假说。大体上主要有以下几种。
最初提出来的是所谓“脑贫血”学说，认为睡眠的形成，是因为人类在白天经过紧张的活动，到了夜晚活动相对减少，脑中的血流减少，脑细胞的活动就会变慢而导致不活动，产生“贫血”状态，于是就出现了睡眠。
人们在实践中觉得这种解释还不能使人信服，于是又产生了所谓“疲劳素”（或称“睡眠素”）学说。早在1910年，法国生理学家庇隆(Pi-ron)曾做过—个著名的实验，即让几条狗10昼夜不睡觉，也不让它们打盹，然后再将这些狗的脑脊液分别注入到其他没有被剥夺睡眠的正常狗的第四脑室中去，这些狗在较短时间内又都呼呼沉睡了几个小时，这就引起了当时许多科学家们的兴趣，后来又重复了这个实验，结果都获得同样的效果。这就使人们相信如果不睡觉，即使在活动时，脑中也还是会产生出能使人睡觉的代谢产物，这种产物就是“疲劳素”。
1965—1975年，美国哈佛大学的生理学家帕潘海默也做了个实验，即将剥夺睡眠48小时的山羊脑脊液注射到醒着的猫和兔的脑室中，结果猫和兔都睡了7个多小时；有位科学家给昼伏夜出的老鼠注射0.1毫升的被剥夺了睡眠的山羊脑脊液，结果这些老鼠在夜间的活动减少了63%。
以上这些科学家所做过的实验研究提示：人和动物肯定存在所谓“睡眠紊”这类物质。后来科学家确实也在山羊的脑脊液中找到了这种物质，而且经测定证明这种睡眠素是一种“多肽物质”，。至20世纪80年代，有人在尿液中也能提取出这种“多肽物质”，将这种物质按5微微克分子／千克体重的剂量注入家兔的脑室中，结果使家兔的正常睡眠增加了一半。现在科学家仍在对其继续进行研究，如果一旦能合成这类睡眠素的话，将给睡眠障碍患者带来福音。
古人早就认为人与自然界存在一种生物节律，自然界的许多现象是有周期性的，如月亮的盈亏圆缺，地球上早晚潮汐的涨落，白天黑夜的循环往复，中医尚有“天人合一”之说，人们的白天觉醒、夜晚睡眠，公鸡的定时呜叫…等，都像一架定时的钟一样周而复始，人们把这种大自然的现象称为“生物钟现象”。其实人体本身就是一种生物钟，它有规律地日夜周期性调控人的觉醒与睡眠。
20世纪下半叶科学家们曾做了一个有趣的实验：一个年轻人在法国的阿尔卑斯山一个黑暗的山洞里接受试验，身旁没有表示时间的东西，他住在洞里像在洞外一样起床活动和入睡住了60天，有趣的是，他的觉醒——睡眠周期是24小时31分钟，也就是说他在洞内起床和就寝的时间，每天向后推迟了31分钟。实验到第25天时，他的生活同他在外面时正好推迟了12小时左右，白天与黑夜的程序完全颠倒了。到了实验第50天，他的觉醒——睡眠周期又重新与外界的时间相同。由此可见，人体本身是有其独特的白天黑夜自然规律，有些人对这种规律十分敏感，一到夜晚该睡的时候就很自然地昏昏欲睡，到了早晨某一特定时间则一定醒来，这个实验充分说明：这种生物节律是身体内部一种内生性的主动过程，是脑内活动，而不是体外被动因素的结果。所以，即使将环境中的各种因素都严格控制在恒定状态，其生物节律现象也会照样出现。那些从事“三班倒”做夜班的人最能体验到这种现象，他在夜晚工作，白天睡觉，但其体内的生物节律依然按照原来正常的昼夜规律在活动，到了晚上一定时候，尤其是凌晨，人特别思睡而难受，工作效率也会因此而下降，事故出现率也会有所增加，原因就是因为生物节律现象的作用。
