Trois états de vigilance sont décrits chez l'humain : la veille, le sommeil lent et le sommeil paradoxal. Chacun de ces états est caractérisé par une activité cérébrale spécifique, sous-tendant un état de perception, de conscience et de réactivité particulier, et associée à des fonctions qui lui sont propres. De nombreux systèmes cérébraux largement distribués et impliquant des régions sous-corticales (tronc cérébral, hypothalamus, thalamus) et corticales interagissent pour réguler l'installation et/ou le maintien de chaque état de vigilance, et rendent compte de la phénoménologie associée à ces états. Ils sont soumis à deux processus de régulation principaux : le facteur homéostatique (processus cumulatif reflétant la pression de sommeil, lié à l'activité neuronale durant l'éveil) et le processus circadien (dépendant de l'horloge biologique principale située dans le noyau suprachiasmatique, qui synchronise le rythme veille/sommeil sur une période de 24 heures selon l'alternance lumière/obscurité). L'organisation polycyclique d'une nuit de sommeil témoigne aussi d'une régulation ultradienne régissant l'alternance sommeil lent/sommeil paradoxal. Ces processus sont en outre modulés par des facteurs liés à l'individu (état émotionnel, motivation, etc.) et à l'environnement social (insécurité, rythmes imposés, etc.) et physique (lumière, bruit, température, etc.), faisant du sommeil un phénomène bio-psycho-socio-écologique. Les besoins de sommeil et le chronotype d'un individu évoluent de manière qualitative et quantitative au cours de l'ontogenèse sous l'influence de facteurs génétiques, maturationnels mais aussi comportementaux. Les fonctions du sommeil sont multiples, impliquant l'homéostasie cellulaire et la réparation du génome, le métabolisme, les sécrétions hormonales, le système immunitaire, le microbiote, la maturation cérébrale et les fonctions cognitives, notamment la consolidation mnésique et les processus de régulation émotionnelle. La santé du sommeil, intégrant les notions de durée, régularité, temporalité, efficacité, qualité subjective du sommeil et niveau d'éveil, est un déterminant du bien-être physique, mental et du bon fonctionnement diurne.