Основними ознаками швидкого сну є десинхронізація корковой активності у вигляді появи на ЕЕГ низькоамплітудних частою активності, зникнення м'язового тонусу лицьової і шийної мускулатури, поява так званих швидких рухів очей. Ця фаза сну відрізняється, характерними вегетативними проявами і появою емоційно насичених сновидінь з яскравими зоровими образами.
Серед основних структур, Що забезпечують швидкий сон, виділяють ретикулярні ядра вароліева моста та синє ядро (locus coeruleus).
Після закінчення швидкого сну перший цикл вважається закінченим. Нічний сон здорової людини складається з послідовної серії 3-6 вищеописаних циклів сну.
Таким чином, фази повільного і швидкого сну являють собою істотно різні функціональні стани, що розрізняються поведінковими і електрофізіологічними характеристиками, вегетативними і обмінними особливостями, глибиною сну і своїм фізіологічним значенням для організму.
Особливий інтерес для нас представляють нейрохимические механізми сну і неспання. Як вже говорилося, що активує висхідна система, що підтримує рівень неспання, по хімічній природі є адренергічної. Фенотіазини, що володіють адренолитическими властивостями, знижують рівень неспання. Вони ж можуть привести до розвитку лікарського паркінсонізму.
Екскреція з сечею адреналіну, Норадреналіну, ДОФА і дофаміну максимальна в період неспання, знижується в фазі швидкого і, особливо, у фазі повільного сну. Всі адреноміметики підвищують рівень і тривалість неспання, викликаючи реакцію десинхронізації на ЕЕГ.
1-Дофа володіє меншим активує дією на ЕЕГ в порівнянні з адреналіном, норадреналіном або фенаміном, але тим не менш здатний викликати десінхронізірующій ефект на ЕЕГ. Введення 1-дофа хворим паркінсонізмом викликає нормалізацію структури сну за рахунок посилення активаційних зрушень на ЕЕГ нічного сну.
При високих дозах 1-дофа викликає порушення сну за рахунок превалювання стану неспання. Відомо також, що серед різноманітних побічних ефектів 1-дофа нерідко називають інсомнія.
Згідно сучасним уявленням, фаза повільного сну викликається і регулюється нейронної системою ядер шва, що містять серотонін. Руйнування ядер шва в експериментальних умовах призводить до повної інсомнії. Фаза швидкого сну управляється нейронами блакитного ядра, що містять у великій кількості норадреналін і моноаміноксидази.
У поведінкових і ЕЕГ-проявах неспання беруть участь дофамінергічні нейрони чорної субстанції і, як уже говорилося, ретикулярні нейрони центральної частини покришки, що містять норадреналін.