Fino alla metà del 1900 la maggior parte degli studiosi riteneva che il sonno fosse prodotto da una riduzione dell'attività cerebrale indotta dalla fatica. Si sosteneva che lo stato di veglia venisse mantenuto attivamente dagli stimoli sensoriali e che, quando la fatica provocava una diminuzione degli stimoli periferici, il cervello si addormentasse.Nel secolo scorso, fra la fine degli anni '40 e gli inizi degli anni '50, Giuseppe Moruzzi dimostrò l'infondatezza di questa concezione. In primo luogo, Moruzzi e Magoun dimostrarono che la sezione delle vie sensoriali ascendenti a livello del tronco dell'encefalo non interferisce né con lo stadio di veglia né con lo stadio di sonno. Al contrario, lesioni della formazione reticolare del tronco dell'encefalo provocano una condizione di stupore comportamentale ed un'attività EEG simile a quella ipnica, pur non interessando le vie sensoriali ascendenti. Sulla base di questi risultati Moruzzi e Magoun conclusero che è l'attività tonica della formazione reticolare, indotta dai segnali sensoriali, a mantenere sveglio il cervello, mentre la riduzione dell'attività della formazione reticolare induce il sonno [Moruzzi e Magoun, 1949].Pochi anni dopo ancora Moruzzi scoprì che la sezione del tronco dell'encefalo a livello del ponte riduce il sonno in misura considerevole. Questa scoperta suggerisce che la formazione reticolare del tronco non agisce in modo unitario sulla regolazione del sonno. Infatti la porzione rostrale della formazione reticolare, cioè quella situata al di sopra del ponte, contiene neuroni la cui attività contribuisce a mantenere lo stadio di veglia, mentre tale attività viene normalmente inibita da neuroni della porzione della formazione reticolare situata al di sotto del ponte.Nel 1953 Aserinsky e Kleitman scoprirono che il sonno non è un processo unitario, ma comprende due diverse fasi: una caratterizzata dalla presenza di movimenti rapidi degli occhi (sonno REM, Rapid Eye Movements), l'altra dall'assenza degli stessi (sonno non-REM o NREM); le due fasi si alternano in maniera ciclica, secondo uno schema ben strutturato [Aserinsky e Kleitman, 1953].Queste scoperte degli anni '50 fanno tramontare la vecchia ipotesi che il sonno sia una condizione di attività cerebrale ridotta e dimostrano in maniera conclusiva che il sonno è una condizione cerebrale indotta attivamente ed organizzata in fasi distinte.Nel 1968 Rechtschaffen e Kales, basandosi sull'analisi dei parametri elettroencefalografici (EEG), elettromiografici (EMG) ed elettrooculografici (EOG), classificarono il sonno in 5 stadi, 4 stadi NREM (stadio 1; stadio 2; stadio 3; stadio 4) ed uno stadio REM [Rechtschaffen e Kales, 1968].