W czasie snu zmienia się częstotliwość fal mózgowych. Zanikają szybsze rytmy beta i alfa, pojawiają się wolniejsze rytmy theta i delta.
Wykorzystanie niektórych rejonów mózgu jest znacznie większe podczas snu niż podczas czuwania.
Fizjologiczne znaczenie snu Ewolucyjna rola snu w fizjologii nie jest dokładnie znana, jednakże ze względu na powszechność zjawiska przypuszcza się, że ma fundamentalne znaczenie dla układu nerwowego. Istnieje dodatnia korelacja pomiędzy rozwojem układu nerwowego a występowaniem snu. Hipotezy wyjaśniające sen obejmują: oszczędność energii (spadek temperatury) gospodarkę hormonami konsolidację pamięci stymulacje neuronów, które nie były aktywne podczas czuwania (nieużywane połączenia synaptyczne mogą zanikać) zaniknięcie aktywności neuronów w rejonie miejsca sinawego (aby zapobiec zmianie wrażliwości – ciągle stymulowany neuron podwyższy swój próg pobudliwości) Sen ma duże znaczenie dla pamięci i efektywnego funkcjonowania mózgu. Krótki sen szczególnie upośledza funkcjonowanie mózgu i może przyczyniać się do problemów z zapamiętywaniem oraz koncentracją. Niewyspane osoby mają większe ryzyko wytworzenia fałszywych wspomnień. Niewyspani ludzie, szczególnie młodzi, są średnio bardziej otyli, niż ich wyspani koledzy i koleżanki.