علوم اعصاب خواب
نشان داده شده‌است که کمبود خواب بر سیستم ایمنی بدن تأثیر می‌گذارد. اکنون می‌توان اظهار داشت که «کاهش خواب عملکرد سیستم ایمنی بدن را مختل می‌کند و چالش ایمنی بدن خواب را تغییر می‌دهد» و گفته شده‌است که خواب تعداد گلبول‌های سفید خون را افزایش می‌دهد. مطالعه ای در سال ۲۰۱۴ نشان داد که محرومیت از خواب موش‌ها باعث افزایش رشد سرطان و کاهش قدرت سیستم ایمنی بدن در کنترل سرطان‌ها می‌شود.
مغز انسان
هیپوتالاموس در دی انسفالون، در تنظیم بسیاری از عملکردهای بدن نقش دارد. عملکردها شامل تنظیم عصبی غدد درون ریز، تنظیم ریتم شبانه‌روزی، کنترل سیستم عصبی خودمختار، و تنظیم مایعات و مصرف غذا است. ریتم شبانه‌روزی توسط دو گروه سلولی اصلی در هیپوتالاموس کنترل می‌شود. هیپوتالاموس قدامی شامل هسته سوپراکیاسماتیک و هسته پره اپتیک بطنی جانبی است که از طریق چرخه‌های بیان ژن، یک ساعت شبانه‌روزی تقریباً ۲۴ ساعته ایجاد می‌کند. در روز شبانه‌روزی، یک ریتم اولترادیا کنترل الگوی خواب را به دست می‌گیرد. خواب یک نیاز ضروری برای بدن و مغز است و باعث بسته شدن و استراحت سیستم‌های بدن می‌شود. همچنین یافته‌هایی وجود دارد که نشان می‌دهد تجمع روزانه سموم در مغز در طول خواب حذف می‌شود. در هنگام بیداری مغز یک پنجم کل انرژی مورد نیاز بدن را مصرف می‌کند. خواب لزوماً این استفاده را کاهش می‌دهد و برای بازیابی ATP انرژی زا زمان می‌دهد. آثار کم خوابی نیاز مطلق به خواب را نشان می‌دهد.