Schlaf ist im Wesentlichen ein einheitlicher, passiver Zustand, der durch eine allgemeine Verringerung der Gehirnaktivität entsteht.

Von außen wirkt Schlaf wie ein Rückzug aus Aktivität. Der Körper bewegt sich weniger, Reaktionen auf die Umwelt nehmen ab, und das Bewusstsein für die Umgebung verschwindet weitgehend. Ohne Messung der Gehirnaktivität lag deshalb die Vorstellung eines einheitlichen passiven Abschaltzustands nahe.

Das Elektroenzephalogramm veränderte dieses Bild. Ab den 1930er-Jahren zeigten EEG-Aufzeichnungen, dass sich die elektrische Aktivität des Gehirns während des Schlafs systematisch verändert und mehrere unterscheidbare Stadien durchläuft.

1953 folgte eine noch größere Überraschung: der REM-Schlaf. In diesen Phasen bewegen sich die Augen schnell, viele Muskeln sind stark gehemmt, und die Gehirnaktivität ähnelt in mancher Hinsicht eher dem Wachzustand als tiefem Non-REM-Schlaf.

Heute wird Schlaf als aktiv organisierter Zyklus verstanden. Non-REM- und REM-Phasen wechseln sich mehrfach pro Nacht ab und unterscheiden sich in neuronaler Aktivität, Muskeltonus, autonomer Regulation, Hormonhaushalt und anderen physiologischen Merkmalen.

Im Schlaf ist die Reaktionsbereitschaft gegenüber der Außenwelt tatsächlich vermindert, und manche Gehirnregionen werden weniger aktiv. Andere Netzwerke bleiben aktiv oder verändern ihre Aktivität gezielt.

Korrigiert wurde daher nicht die Beobachtung, dass Schlaf ruhiger als Wachsein ist, sondern die Vorstellung, das Gehirn werde dabei einfach gleichmäßig heruntergefahren.