睡眠由两个交替出现的不同时相所组成，一个是慢波相，又称非快速眼动睡眠，另一个则是异相睡眠，又称快速眼动睡眠，此时相中出现眼球快速运动，并经常做梦。快速眼动睡眠主要用于恢复体力，非快速眼动主要用于恢复脑力。

　　慢波睡眠

　　根据人脑电波的特征，通常将此时相区分为4个不同的期，即相应于睡眠由浅入深的过程。第1期呈现低电压脑波，频率快慢混合，而以4～7周/秒的频率为主，它常出现在睡眠伊始和夜间短暂苏醒。

　　非快速眼动睡眠在前半夜较多，主要是常人经过一天的用脑后，脑力消枆很大，对于脑细胞与脑组织都是压力与伤害，生理时钟自然会诱使我们睡觉，让脑部温度降下，进入修护阶段，这对生命的维系相当重要。后半夜睡眠速眼动睡眠会较多，则是与学习工作有关，当一天中经历了许多不管是好是坏的景物，都要纳入记忆中，而速眼动睡眠就包含了学习新事物、整合日间情绪等作用。

　　异相睡眠

　　异相睡眠是指当睡眠时眼皮下方的两颗眼球呈现出规则性的左右摆动。整夜有规律地交错进行着，睡眠医学上叫做睡眠循环。一个晚上会有4至5次的睡眠循环，非速眼动睡眠在前半夜维持较多，后半夜几乎没有；但速眼动睡眠到后半夜则是愈来愈多。

　　它是在睡眠过程中周期出现的一种激动状态。脑电图呈现快频低压电波，类似清醒时脑波。自主神经系统活动增强，如心率、呼吸加速，血压升高，脑血流及耗氧量均增加，在男性则有阴茎勃起。此外，睡者时时翻身，面和指（趾）端肌肉不时抽动。在实验动物还记录到单个神经细胞的放电活动非但高于慢波相，有时还超过清醒状态下的活动水平。人的异相睡眠，和动物的一样，表现出3个特征：①低电压，快频脑波；②颈部肌肉张力松弛以及脊髓反射被抑制，此时运动系统受到很强抑制；③频繁出现快速的眼球运动，同时在一些和视觉有关的脑结构，包括大脑皮层视区，出现高大锐波，统称脑桥-膝状体-枕区皮层波（PGO）。由于快速眼动只存在于异相睡眠中，故后者常被叫做快速眼动睡眠。

　　深度睡眠

　　一般是以身体活动减少和感觉灵敏度降低作为衡量的指标。此外，一些生理指标，特别是唤醒阈，也指示慢波相的第3、4期是深睡时期。至于异相睡眠的深度则很难判定，因为它即表现肌张力松弛，又常出现全身翻转和面、指肌抽动；在感觉方面，外界无关的刺激较难唤醒睡者，可是当刺激具有特殊含义或者和他做梦的内容有关时，第一次则他会认为是梦里发生的事情，如果刺激多次以上，则极易唤醒。这些矛盾提示，在异相睡眠中脑内发生一种主动过程能切断它和外界无关刺激的联系。如果依自主神经系统活动强弱来判别，则异相睡眠更接近觉醒状态，如在此时相唤醒睡者，他会说自己正在熟睡；反之，在慢波相时唤醒他，则说睡得不熟。推测这种主观的睡眠意识可能与他的梦境有关联。综上所述，对睡眠深度的精确测定是困难的,趋向是将异相和慢波相看作两个独立的状态。

　　有些自主神经活动随睡眠过程的发展而变化，似和两个时相关系不大。例如，体温从睡眠开始便逐渐下降，5～6小时达最低点，然后又逐渐回升。有人提出，睡眠时仍能学习口述材料，可是脑电图的分析证明，睡者实际上是处在朦胧状态。梦呓多发生在慢波睡眠的第2期，而梦游则无例外地发生在慢波第4期中，并且两者一般都和梦的内容无关。