La regolazione degli stati di veglia, sonno REM e sonno NREM dipende principalmente da alcune regioni del tronco, in particolar modo del ponte e del proencefalo basale (fig. 1.1). I generatori della veglia sono localizzati diffusamente nel tronco, soprattutto a livello del sistema reticolare attivatorio, quelli del sonno NREM nel bulbo e nel proencefalo basale, quelli del sonno REM nel ponte. In realtà però la determinazione dello stato è il risultato di complesse interazioni tra molteplici reti neuronali e neurotrasmettitori che coinvolgono vari livelli del nevrasse. Il fatto che nessuna parte del SNC sia responsabile della comparsa di uno specifico stato di sonno è stato messo in rilievo da studi effettuati su animali: ogni stadio del sonno, inibito da una lesione non letale, tende a ricomparire [Krueger J.M., 1995].Vi sono ampie prove dell'esistenza di un'estensiva riorganizzazione dell'attività del SNC durante il sonno. Quasi tutte le parti del sistema nervoso sono attive in tutti e tre gli stati, ma in modo differente.La deafferentazione sensoriale è spesso considerata un prerequisito del sonno.Durante il sonno NREM il talamo cambia la propria modalità funzionale da "relé", in cui permette alle informazioni sensoriali di giungere agli emisferi, a "oscillatoria", in cui impedisce la trasmissione dell'informazione sensoriale. Il nucleo reticolare talamico è responsabile della generazione dei fusi del sonno NREM, mentre le onde lente del sonno più profondo sono generate dalla corteccia.Durante il sonno REM, il talamo opera in modalità "relé", proprio come nella veglia.L'informazione è trasmessa con la stessa accuratezza della veglia, ma non è avvertita dalla corteccia. Ciò può essere dovuto a modificazioni della funzione corticale che riflettono una riduzione delle influenze originate nel locus coeruleus e nei nuclei del rafe durante il sonno REM. Durante la veglia il pensiero è logico e viene memorizzato, durante il sonno REM il pensiero è bizzarro e spesso non viene ricordato.Esistono sorprendenti analogie tra veglia e sonno REM. Il sistema reticolare ascendente del tronco potenzia le risposte talamiche e corticali di entrambe gli stati.Anche se il tracciato EEG appare desincronizzato, è stato dimostrato che, durante gli stati attivi dell'encefalo (veglia e REM), l'attivazione della formazione reticolare mesencefalica facilita l'attività oscillatoria nella banda di frequenza gamma (> 30 Hz); ciò determina un aumento della sincronizzazione delle risposte corticali che possono svolgere un ruolo nell'elaborazione dei segnali sensoriali [Steriade, 1990;Chokroverty, 1999].