Нейронные структуры, регулирующие сон и бодрствование, — это, прежде всего, ретикулярная формация ствола мозга. Эта ретикулярная формация состоит из верхней ретикулярной активирующей системы в верхнем понтинном мозге и верхней ретикулярной тормозной системы в нижнем понтинном мозге, которые действуют одновременно и регулируют циклы сна и бодрствования. Высшая ретикулярная активирующая система является наиболее важной, поскольку она регулирует бодрствование. Эта активирующая система физиологически сложна, в ней множество нейронов и множество синапсов. Она синхронно передает широкий спектр стимулов от всех частей тела, как внутренних, так и внешних, к нейронам в коре головного мозга, поддерживая состояние возбуждения в коре. Этот восходящий импульс от ретикулярной формации способен вызывать реакцию бодрствования. Помимо поддержания сознания, она также участвует в интеграции различных сенсорных и моторных действий во внутренних органах. Если ретикулярная высшая структурная система повреждена, это может вызвать сонливость, летаргию или даже кому.