深度睡眠期大脑细胞完全休息，使精力得到充分恢复：所有身体的功能活动下降，呼吸慢而平稳、心率和血压降低、新陈代谢减缓，表现副交感神经占优势；脑电波速度变慢，波幅变大；体温下降；生长激素分泌达到高峰；免疫物质产生最多。
快眼动睡眠期的特征，表现眼球快速转动；全身肌肉完全松弛，但有的小肌肉如脚趾、手指、面肌还有抽动；阴茎出现勃起现象；呼吸变快、脉搏、血压升高变得不规则等交感神经兴奋现象；脑电波变快如同清醒时的脑电波一样，在这一期睡眠将其唤醒，大部分人都说正在做梦，因此又可称为做梦睡眠，如果遇有噩梦，梦境内容紧张、恐惧，使交感神经更加兴奋，会诱发原有心绞痛、心律不齐、脑血管病，甚至发生“猝死”。有“交感风暴”之称。
脑科学研究显示，睡眠不仅仅是简单的活动停止，更是维持高度生理功能的适应行为和生物防御技术所必需的状态。拥有良好的睡眠，觉醒时才能高度发挥大脑信息处理功能的能力。在探求精神和意识、学习和记忆等脑高级功能时.无疑睡眠占有重要地位。可以预言21世纪攀登脑科学研究顶峰中睡眠的研究将会是一个主要切入点。
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