睡眠脑科学的理解如下：
在睡眠过程中存在多阶段的额叶皮层的改变：让个人集中注意力的指令，即一般情况下开始进入导入过程，会激活额叶皮层的注意过程。
1、我们身体是有“时钟”的
通常，我们的身体，尤其是大脑，是有一套昼夜规律的，在平常的日子里，我们的身体会习惯在特定的时间“醒过来”，夜晚我们的身体也会在特定的时间告诉我们“它累了，该睡觉了”。
然而，这种身体习惯是很脆弱的，很容易受到内外界刺激并发生变化。一项长达30天的人体实验证实了人体“生物钟”的存在。
前5天，将受试者放到一个可以感知外界时间变化的环境中，即对象可以通过一日三餐、看电视和音频等来判断时间，并记录受试者每日的睡眠时间（红色线段）和清醒时间（蓝色线段）此后，第5-第25天时，将以上可以提示时间的线索（时间线索）去除；第25-30天，重新恢复提供时间线索。
2、视网膜神经节细胞是人体生物钟的“报时员”
视网膜是我们接收外界环境光刺激的第一站，为了研究到底是视网膜上的哪种细胞在发挥昼夜节律调节的作用，科学家们分别给视网膜视杆细胞、视锥细胞，以及神经节细胞光刺激，结果发现，只有视网膜神经节细胞(retinagangliacell,RGCs)会对光照刺激做出反应，体现为RGC细胞膜膜电位发生变化。
深入研究发现，视网膜节细胞上存在特殊的黑视蛋白（melanopsin），黑视蛋白的产生量会随着一天时间的变化而波动（早上2点-5点产生最多），一定程度上佐证了“RGC具有光感知能力”这一发现。于是，神经学家总结，光照刺激信号首先被视网膜节细胞接收，然后沿着视网膜-下丘脑束向视交叉投射。
许多睡眠研究学者将视交叉视为“高级时钟”，因为动物实验（将动物的视交叉去除）结果发现，去除了视交叉的动物，丧失了昼夜节律。人体生物钟的分子调控机制，一言以概之，就是节律调控基因和蛋白（BMAL1-CLOCK与CRY-PER2）的循环。