خواب عبارت است از کاهش تا فقدان سطح هوشیاری، تعلیق نسبی ادراکات حسی و غیر فعال شدن تقریباً تمام عضلات ارادی در زمان استراحت به طوری که فعالیت بدن و ذهن تغییر کرده و توهم‌های بینایی جایگزین تصاویر واضح واقعی بشوند. در بین پستانداران، پرندگان، ماهیان و دیگر جانوران مراحل خواب و بیداری وجود دارد. خواب برای سلامت و بازسازی سیستم اعصاب، سیستم ایمنی و سیستم عضلانی-اسکلتی انسان‌ها و جانوران اهمیت دارد.
مراحل خواب
اختراع دستگاه نوار مغزی به دانشمندان اجازه داد تا به مطالعه خواب انسان، به روش‌هایی که پیش از آن ممکن نبود، بپردازند. در خلال دهه ۱۹۵۰ فردی به نام اوژن آسرینسکی که تازه از دانشگاه فارغ‌التحصیل شده بود، از این وسیله برای کشف آنچه امروز خواب REM خوانده می‌شود استفاده کرد. مطالعات بیشتر بر روی خواب انسان نشان داده است که خواب از یک سری مراحل گذر می‌کند که الگوهای امواج مغزی در هر مرحله با یکدیگر متفاوتند. خواب دارای دو نوع اصلی است:
خواب REM (حرکت سریع چشم) که خواب فعال یا خواب نابه‌روال (paradoxical) نیز خوانده می‌شود.
خواب NREM (به انگلیسی: non-REM حرکت غیرسریع چشم) که خواب آرام نیز خوانده می‌شود.
شروع خواب :
در خلال نخستین مراحل خواب، ما هنوز نسبتاً بیدار و هشیار هستیم. مغز امواجی تولید می‌کند به نام امواج بتا که کوچک و سریع هستند. به مرور که مغز شروع به آرامش یافتن می‌کند، امواج کندتری به نام امواج آلفا متصاعد میشوند. در طول این مدّت و هنگامی که هنوز کاملاً به خواب نرفته‌ایم ممکن است احساس عجیب و کاملاً واضحی را تجربه کنیم که توهمات پیش خواب نامیده می‌شود. مثال‌های متداول و شایع این پدیده عبارتند از احساس افتادن (پرت شدن) یا شنیدن این که کسی نام شما را صدا می‌کند. رویداد بسیار شایع دیگری که در این دوره زمانی وجود دارد، پرش میوکلونیک است. اگر تا کنون، بدون هیچ دلیل مشخص و خاصی، ناگهان بدنتان تکان خورده یا پریده است این پدیده ظاهراً عجیب را تجربه کرده‌اید. در عالم واقع، این پرش‌های میوکلونیک بسیار شایعند.
اولین قسمت خواب non-REM است. خواب دیدن در خواب non-REM بسیار کم است و اگر هم خواب ببینیم آن را فراموش می‌کنیم. در این خواب ماهیچه‌ها بی حس نیستند. خواب non-REM شامل سه مرحله می‌شود:
مرحلهٔ اول:
مرحله ۱ شروع چرخه خواب و نسبتاً مرحله سبک و خفیفی از خواب است. مرحله ۱ را می‌توان به صورت دوره گذار بین بیداری و خواب در نظر گرفت. در مرحله ۱، مغز امواج تتا تولید می‌کند که امواجی با دامنه بلند و خیلی کند هستند. این مرحله از خواب، تنها مدّت زمانی کوتاهی در حدود ۵ تا ۱۰ دقیقه طول می‌کشد و اگر در این مرحله کسی را از خواب بیدار کنید احتمالاً به شما خواهد گفت که خواب نبوده است!
مرحلهٔ دوم:
دومین مرحله خواب تقریباً ۲۰ دقیقه طول می‌کشد. مغز شروع به تولید امواج منظم و سریعی می‌کند که به نام دوک‌های خواب معروفند. دمای بدن شروع به کاهش و ضربان قلب شروع به کندشدن می‌کند. یک مرحلهٔ ناهشیار است که خواب رونده به راحتی بیدار می‌شود.
مرحلهٔ سوم:
عمیق‌ترین مرحلهٔ خواب non-REM است. پس از این مرحله قسمت دوم خواب REM آغاز می‌شود. امواج مغزیِ عمیق و کند به نام امواج دلتا در خلال مرحله ۳ خواب شروع به پدیدار شدن می‌کنند. مرحله ۳، دوره گذار بین خواب سبک و خواب بسیار عمیق است.
خواب REM در بزرگسالان حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد از کل خواب را تشکیل می‌دهد (حدود ۹۰ تا ۱۲۰ دقیقه در خوابِ شب). مقدار خواب REM در سنین مختلف متفاوت است. یک نوزاد بیشتر از ۸۰ درصد کل خوابش را در خواب REM است. رویا در مرحلهٔ REM رخ می‌دهد.
ضربان قلب و تنفس در خواب REM نامنظم است؛ مانند زمان بیداری. بزرگ شدن آلت جنسی مرد (NPT) در خواب REM رخ می‌دهد. پژوهش گران به فعالیت در ناحیه‌هایی از مغز که مربوط به کنترل بینایی، شنوایی، بویایی، لمسی و تعادل حرکات بدن پی برده‌اند. نکته قابل ذکر این است که فرایند خواب، این مراحل را به ترتیب پشت سر نمی‌گذارد. خواب از مرحله ۱ شروع می‌شود و سپس به مراحل ۲، ۳ و ۴ می‌رود. پس از مرحله ۴ و قبل از وارد شدن به مرحله ۵ یا همان خواب REM، مرحله ۳ و به دنبال آن مرحله ۲ خواب تکرار میشوند. پس از خاتمه خواب REM، بدن معمولاً به مرحله ۲ خواب باز می‌گردد. در طول شب، خواب انسان تقریباً ۴ یا ۵ بار بین این مراحل می‌چرخد. ما به طور میانگین ۹۰ دقیقه پس از به خواب رفتن وارد مرحله ۵ یا خواب REM می‌شویم. نخستین چرخه خواب REM ممکن است تنها زمان کوتاهی به طول بینجامد امّا هر چرخه از چرخه قبل طولانی‌تر می‌شود به نحوی که خواب REM می‌تواند تا نزدیک به یک ساعت پایدار بماند.
خواب REM با کاهش سروتونین (Serotonin) در مغز همراه است. بنابراین خواب REM در افراد افسرده زودتر می‌رسد. سروتونین ماده‌ای است که در افراد افسرده کاهش یافته‌است.