我們的腦深深地改變其行為和作用，讓意識模糊下來。有那麼一會兒，我們變得幾乎完全癱瘓。然而，我們的眼睛就算眼皮閉著，仍在週期性轉動，好像在看東西；我們中耳裡的微小肌肉，儘管在寂靜的環境中也仍在運動，好像在聽東西。我們有時候相信自己能飛。我們接近死亡的邊界。我們正在睡覺。
我們學習到與睡眠有關的一切，都強調睡眠對身心健康的重要性。我們睡眠與清醒的交替模式，是人類生活在這個旋轉行星上演化出的主要生物特徵。2017年諾貝爾醫學頒給了三位科學家，他們在1980和1990年代的研究發現，我們細胞裡有可以讓我們與太陽同步的分子時鐘。最近的研究顯示，當這種晝夜節律被打亂，我們罹患糖尿病、心臟病及失智病的風險就隨之增加。
然而，我們的生活方式與太陽週期之間的失衡已太過普遍。哈佛醫學院睡眠與認知中心主任羅伯特．史迪葛德說：「我們似乎活在一個全球規模的實驗中，目的是看睡眠不足有怎樣的負面結果。」以臺灣人來講，平日的睡眠時間平均不到七小時，更有十分之一人口受慢性失眠所苦。在我們這個燈火通明的不夜社會，我們經常把睡眠視為敵人，認為這種狀態會剝奪我們的生產力和玩樂時間。為我們帶來燈泡的湯瑪士．愛迪生說過：「睡眠是很荒謬的事，是一種壞習慣。」他相信我們終究可以完全不用睡眠。
一整夜好眠現在和手寫書信一樣，既罕見又過時。我們似乎都在抄捷徑，碰上失眠就用安眠藥來克服，哈欠不斷就猛灌咖啡來解決，將我們本應每晚踏上的曲折旅程拋諸腦後。若一夜好眠，我們會往復經歷睡眠的數個階段，每個階段都有明確的特質和目的，如此循環四到五次，經過蜿蜒又夢幻的旅程下沉至一個不同的世界。
最初的變化發生得很快，如果我們的晝夜節律和日夜循環相結合，腦部基底的松果腺分泌褪黑激素，傳達夜晚來臨的信號，且其他各種系統也一起配合，那麼我們的神經元很快就會同步運作。
總數約 860 億個的神經元，是構成腦內網路的細胞，透過電流和化學訊號相互溝通。我們完全清醒時，神經元擠在一起互相碰撞，好像細胞間有一場閃電風暴。但當神經元均勻且規律地放電時，腦波圖會顯示出整齊的波浪線，這表示腦已轉向內在世界，離開清醒生活的混亂。同時，我們的感官接受器受到抑制，我們很快就進入睡眠。
科學家稱這過程為第一階段，即淺眠期。此階段可能持續五分鐘，接著一連串電流從階段可能持續五分鐘，接著一連串電流從腦的深處往上傳，直達大腦皮質，那是主管語言和意識、覆蓋在腦部外層的灰色皺褶物質。這些持續半秒的脈衝電流稱為紡錘波，意味著我們已進入第二階段睡眠。
長久以來，我們以為腦在睡眠時較不活躍，但事實並非如此，腦的活躍方式只是不一樣而已。據推論，紡錘波刺激大腦皮質，使其保存最近獲得的資訊，或許也把這些資訊與長期記憶裡的既有知識連結在一起。在睡眠實驗室裡，當受測者接受到特定的新任務時，當晚的的紡錘波頻率都會增加。似乎紡錘波愈多，隔天的任務表現就愈好。
醒著時的腦最能收集外在刺激，而睡著時的腦則最能強化收集到的訊息。也就是說，我們的腦在晚上從記錄模式轉換到編輯模式，這樣的變化可以在分子層次測量出來。我們睡著時的腦可不只會死板地做思緒歸檔工作，還會主動選擇哪些記憶要保存，而哪些記憶要丟棄。
腦子的選擇不見得總是明智。睡眠能大幅強化我們的記憶，這不只發生在占據我們約一半睡眠時間的第二階段，而是貫穿了整晚的循環睡眠旅程。因此有些事情最好避免，比如不要讓心力交瘁的士兵從慘烈的任務返回後馬上睡覺。加州大學洛杉磯分校神經科學家吉娜．波指出，為了預防創傷後壓力症候群，這些士兵應該保持清醒六到八小時。她和其他人的研究顯示，在重大事件發生後馬上入睡，沒有先讓悲慘經歷在心智上獲得部分排解，那這段經歷就比較可能轉化成長期記憶。
在晚上第一個 90 分鐘的睡眠循環裡，第二階段睡眠可持續達 50 分鐘。（在接下來的循環中通常占較小的比例。）有一段時間裡，睡眠紡錘波每隔幾秒就會來一下，不過當紡錘波的頻率減少，我們的心跳就會變慢，身體的核心溫度也下降，開始深深地潛入第三和第四階段睡眠，也就是深層睡眠的部分。
每一種動物都至少會展現出某種原始的睡眠形式。玻利維亞樹懶一天中有大約十小時在打盹，更有報告指出避光鼠耳蝠可以睡覺長達 20 小時。長頸鹿睡不到五小時；海豚一次只讓一個半腦睡覺，也就是當半個腦睡覺時，另外半個腦就醒著，這樣才能持續游動；軍艦鳥能邊滑翔邊打盹，其他鳥類或許也行。
睡眠是一種被定義為反應力減少和行動力下降的行為，而且能輕易被打斷（不像冬眠或昏迷）。沒有腦的生物也有睡眠現象：水母睡覺時，身體上下漂游的動作明顯變慢，浮游生物和酵母菌等單細胞生物，表現出明顯的活動與休息循環。這意味著睡眠是非常古老的行為，且睡眠最原初而普遍的功能不是在組織記憶或提升學習能力，而是為了保存生命。自然法則明白地顯示，任何一種生物，都無法整天維持最大能量的運作。
「維持清醒很耗精力，」哈佛醫學院神經學教授湯瑪士．史甘莫說：「你必須到外面贏過其他生物，才能生存下去。結果是你需要休息時間協助細胞的復原。」對人類來說，這主要發生第三和第四階段的深層睡眠，兩者之間的差別在於一種腦部活動的比例，這種腦部活動在腦波儀上測量到的形式是大型而上下起伏的三角波。在第三階段，三角波出現的時間不到一半，到了第四階段卻超過一半。我們大多的生長激素是細胞在深層睡眠時所製造，我們一生都需要這些激素來維護骨頭和肌肉。
另外還有證據顯示，對維持健康的免疫系統、體溫及血壓來說，睡眠不可或缺。沒有足夠的睡眠，我們就無法好好調節情緒或很快從受傷狀態復原。波士頓市布里罕婦女醫院的史蒂芬．拉克利表示，動物在餓死前會先死於睡眠不足。
良好的睡眠也可能減少罹患失智症的風險。由紐約州羅徹斯特大學的麥肯．尼得嘉德所做的小鼠研究顯示，我們醒著時，神經元緊密地靠在一起，但睡著時部分腦細胞縮小 60% ，使神經元間的空隙變大。這種細胞間隙是細胞代謝廢物的丟棄場，這些廢棄物主要是一種稱為β－澱粉樣蛋白的物質，它會阻礙神經元間的溝通，和阿茲海默症有密切的關聯。只有在睡覺時，脊髓液才能像清潔液一樣沖刷這些變寬的腦內通道，把β－澱粉樣蛋白洗掉。
在進行這種清潔整理和修復工作時，我們的肌肉完全放鬆。心智活動處於最低程度：第四階段的波型類似昏迷病人產生的模式。我們通常不會在第四階段做夢，甚至有可能感覺不到痛。
「我們談的是程度相當強烈的腦去活性化，」賓州大學行為睡眠醫
療計畫主持人麥可．波利斯說： 「第四階段睡眠離昏迷或腦死並不遠，雖然
有復原與更新的功能，但你不會想要在這階段停留太久。」
我們最多只能在第四階段停留約 30 分鐘，接著腦就從這個狀態退出。我們往往平順地經歷第三、第二和第一階段，然後清醒。
即使是健康的睡眠者晚上也會醒來好幾次，只不過他們大多沒注意到。然而此時腦部並不會重複已經歷過的階段，而是為轉往完全不同的領域重新設定，隨著這趟旅程進入真正怪誕的境地。