Tidur merupakan interaksi yang kompleks dari multiple sistim neurotransmiter, dan sistim regulasi tidur dengan mekanisme lain, sebagai contoh mekanisme yang mengatur temperatur, pola pernapasan dan tekanan darah. Kira-kira 2/3 kehidupan bayi baru lahir digunakan untuk tidur. Seluruh kejadian selama tidur merupakan refleksi dari aktivitas neuron tertentu di susunan saraf pusat, yang berubah secara dramatis sesuai dengan perkembangan bayi. Oleh karena itu tidur sangat berhubungan dengan perkembangan anak, dan sekaligus merupakan jendela dari perkembangan otak anak selanjutnya.

Pada waktu bangun, tubuh menggunakan oksigen dan makanan (energi) untuk keperluan kegiatan fisik dan mentalnya. Keadaan ‘katabolik’ ini juga banyak mengunakan hormon adrenalin (epineprin) dan kortikosteroid tubuh. Selama tidur, terjadi keadaan sebaliknya yaitu ‘anabolik’, dimana terjadi konservasi energi, perbaikan sel-sel tubuh dan pertumbuhan. Karena konsentrasi adrenalin dan kortisol turun, maka tubuh mulai membentuk hormon pertumbuhan. Selain berperan dalam pertumbuhan dan perkembangan, hormon ini juga memungkinkan tubuh memperbaiki dan memperbaharui seluruh sel-sel yang ada di tubuh, mulai dari sel kulit, sel darah dan sel neuron di otak . Proses pembaruan sel ini berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan waktu bangun. Hal ini merupakan bukti yang penting bahwa tidur berefek pada tumbuh kembang anak.

Tidur yang sering pada waktu menderita sakit infeksi, dapat membantu mempercepat proses penyembuhan. Hal ini karena pengaruh meningkatnya sistem imunitas tubuh yang memproduksi protein tertentu untuk merespon infeksi. Oleh karena itu tidur berperan juga dalam meningkatkan daya tahan tubuh terhasdap infeksi. Sebaliknya gangguan tidur dapat menurunkan kadar sel darah putih tubuh sehingga menurunkan efektivitas sistem daya tahan, mudah jatuh sakit, pertumbuhannya terganggu, kemampuan konsentrasi menurun, sulit mengerjakan sesuatu dan menjadi irritable.

Tidur pagi ternyata lebih banyak komponen REMnya dibandingkan tidur siang hari. Studi terakhir menunjukkan bahwa tingginya komponen tidur REM, dengan kadar melatonin yang rendah, sangat membantu proses maturasi otak bayi. Hal serupa didapat pada orang dewasa bahwa tidur REM penting sekali untuk restorasi emosional atau spikologis, sedangkan tidur nonREM lebih penting untuk restorasi fisik. Tingginya kadar hormon pertumbuhan yang diproduksi selama tidur dalam nonREM sangat berhubungan dengan status kesehatan fisik, sementara meningkatnya aliran darah ke otak selama tidur REM berperan penting untuk kesehatan mental, aktivitas otak sehingga

memungkinkan otak dapat tumbuh optimal. Menurut theory autostimulation tingginya komponen tidur REM pada bayi, merupakan cara dimana otak menstimulasi sendiri. Dan stimulasi ini sangat vital bagi pertumbuhan sistem susunan saraf pusat. Dukungan teori ini terlihat pada fetus dan bayi prematur yang mempunyai tidur REM lebih banyak, dan kurang dapat beradaptasi dengan stimulasi eksternal dibandingkan bayi cukup bulan. Sehingga aktivitas gelombang listrik otak pada tidur REM berperan sebagai safeguards susunan saraf pusat, sementara gerakan mata cepat (REM) berfungsi melindungi kesehatan mata. Pada keadaan tidur dalam nonREM mata dan cairan mata (vitreous humor) tidak bersirkulasi sehingga aliran darah dan oksigen tidak terjadi, penglihatan rentan terhadap anoksia karena mata tidak dapat memberikan darah sendiri.