При изучении состояний сна и бодрствования большое значение имеют электроэнцефалографические исследования. Мозг состоит из более 10 миллиардов клеток, и каждая из них представляет собой как бы миниатюрную электрическую станцию, способную в возбужденном состоянии создавать ток действия. Электрическую активность мозга впервые стали регистрировать в 1924 году с помощью электродов, прикрепленных к коже головы человека. Электрические потенциалы мозга отображаются графически в виде волн, записываемых на движущейся полосе бумаги.

При низкой активности мозга (дремотное состояние) большие группы нервных клеток разряжаются одновременно и эта синхронность отображается на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) в виде волн относительно низкой частоты и большой амплитуды: среднечастотных (8-12 Гц) альфа-волн, а также "медленных волн" диапазона дельта — 0,5-3 Гц и тета — 4-7 Гц. Напротив, высокая активность мозга связана с тем, что нервные клетки разряжаются в соответствии со своим ритмом работы, в силу чего электрическая активность мозга становится асинхронной и на ЭЭГ регистрируется в виде "быстрых волн" диапазона бета — волн высокой частоты (13-26 Гц) и малой амплитуды, причем амплитуда быстрых волн уменьшается по мере того, как усиливается мозговая деятельность.

Состояние бодрствования. Бодрствование является состоянием неоднородным и его можно условно подразделить на следующие три стадии.

1.        Напряженное бодрствование соответствует периодам самой интенсивной умственной деятельности — на ЭЭГ фиксируется низкоамплитудная быстрочастотная активность (бета-ритм, 15-40 колебаний/с).

2.        Нормальное бодрствование не связано с творчеством и особыми эмоциями не окрашено, а на ЭЭГ бета-ритм периодически замещается среднечастотным альфа-ритмом (8-14 колебаний/с).

3.        Расслабленное бодрствование в своей крайней степени является переходным ко сну на фоне внутреннего созерцания: человек еще не спит, но уже отрешен от внешнего мира и углублен в себя. На ЭЭГ доминирует ритм спокойного, расслабленного бодрствования — альфа-ритм.