Fisiologi tidur merupakan pengaturan kegiatan tidur oleh adanya hubungan mekanisme serebral yang secara bergantian untuk mengaktifkan dan menekan pusat otak agar dapat tidur dan bangun. Pusat pengaturan aktifitas kewaspadaan da tidur terletak dalam mesensefalon dan bagian atas pons. Selain itu, Retikular Activating Syestem (RAS) dapat memberikan rangsangan visual, pendengaran, nyeri, perabaan yang dapat mnerima stimulasi dan korteks serebri termasuk rangsangan emosi dan proses piker. Dalam keadaan sadar neuron dalam RAS akan melepaskan katekolamin sepert neropinefrin.

Demikian juga pada saat tidur, kemungkinan disebabkan adanya pelepasan serum serotonin dari sel khusus yang berada di pons dan batang otak tengah, yaitu Bulgar Syncronizing Regional (BSR), sedangkan bangun tergantung dari keseimbangan implus yang diterima dipusat otak dan system limbic. Jadi, system pada batang otak yang engatur siklus atau peruahan dalam tidur adalah RAS dan BSR.