La deprivazione del sonno, specialmente della fase particolare denominata sonno rem o sonno paradosso, che si presenta ciclicamente quattro volte per notte, ad intervalli regolari di circa 90 minuti, è tollerata solamente per due notti consecutive. Dopo questo periodo, se il soggetto persiste nella situazione forzata di veglia, ovvero viene indotto forzatamente alla veglia da stimolazioni attuate da altri soggetti, possono insorgere stati allucinatori, delirio, stati confusionali, fino al coma ed alla morte.

Prodotti del catabolismo neurale - come il muramil peptide - potrebbero essere alla base della insorgenza del progressivo stato di ipofunzionalità dei neuroni. Inoltre, anche la parziale deprivazione di sonno, specialmente della fase "profonda" tra le 23 e le 3 del mattino, per due notti consecutive, può generare quella particolare sintomatologia detta narcolessia che provoca in molti soggetti la immediata insorgenza di sonno rem con le note, tragiche conseguenze post discoteca.

Tuttavia il bisogno di sonno è soggettivo: per taluni soggetti quattro ore possono bastare al totale recupero delle funzioni "plastiche" del cervello, mentre altri ne richiedono otto. Le stagioni ed il periodo di illuminazione giornaliero porta a variazioni (ritmo biologico circadiano), per cui insorgono variazioni soggettive stagionali (in autunno - inverno si tende a dormire di più). Lo stesso avviene in relazione alle latitudini tra il Nord ed il Sud, considerando anche gli effetti del maggiore tepore notturno.

Rarissimi casi di insonnia genetica sono stati descrtti, legati ad eredità familiare, ma le cause, ed in particolare gli aggiustamenti neurochimici cerebrali alla base della sopravvivenza di questi soggetti, restano ancora campo di attiva indagine. Questo farebbe sospettare che anche nel meccanismo del ciclico presentarsi del sonno debbano essere considerati fattori di determinazione-controllo genetico. Per tutti vale il delfino, o altri mammiferi acquatici che, per non affondare, pongono in sonno solo una metà del cervello, in maniera alterna.