תרשים מס' 1 שלבי השינה שנת הלילה מורכבת ממחזורים בני 90 דקות לערך המכילים ארבע שלבים שניתן לסווגם לשלבי NREM (N1 N2 N3) ושלב REM. את הפעילות הפיזיולוגית בזמן שינה בדרך כלל מקליטים בעזרת אלקטרודות על פני הקרקפת המודדות את הפעילות החשמלית במוח, ואלקטרודות נוספות באזור העיניים והסנטר המודדות פעילות חשמלית בשרירים. לכל שלב שינה יש פעילות אופיינית המתבטאת בשינוי בגלי המוח ,במתח השרירים ובפעילות שרירי העיניים. שלב N1 – שלב אופייני לתחילת השינה שאורך כ 10 דקות. בשלב זה קיימת תופעה של תמונות היפנוגוגיות (ראו הסבר במאמר) ,תנועות העיניים הן עגולות ואיטיות ומתחילים לאבד מודעות למתרחש.עם זאת, עדיין קל להעיר את הנבדקים בשלב זה. מבחינת גלי המוח רואים היעלמות של גלי אלפא (גלים איטיים בתדר של 8-12 הרץ) ורפיון בשרירים. שלב N2 – שלב שאורך בין 10 ל 25 דקות ואחראי למחצית מסך שנת הלילה. בשלב זה המודעות לסביבה נעלמת, מתחילים להופיע גלים איטיים יותר בפעילות המוח (גלי טתא – 4-7 הרץ) בנוסף למספר מאפייני EEG ייחודים. כאשר יעירו נבדקים משלב זה הם ידווחו ,במרבית המקרים, כי אכן ישנו. שלב N3 – שלב הידוע כשלב השינה העמוקה. אנחנו מבלים כרבע משנת הלילה בשלב זה כאשר הוא הולך ומתקצר לקראת העירות ( מ40 דקות בתחילת הלילה למס' דקות לקראת העירות). השרירים רפויים לחלוטין, טמפרטורת הגוף נמצאת במינימום, פעילות המוח נשלטת על ידי גל איטי מאוד (גל הדלתא – 1-4 הרץ) והמודעות לסביבה כמעט ואינה קיימת. קשה להעיר נבדקים משלב זה ואם בכל זאת מעירים אותם לוקח להם כחצי שעה לחזור לפעילות תקינה תופעה הידועה בשם אינרציית שינה (ראו הרחבה במאמר). שלב (Rapid Eye Movement) REM – בשלב זה פעילות המוח כמו "מתעוררת" ויש עדויות לגלי אלפא וטתא. טמפ' הגוף וקצב הלב עולים וניתן לראות תנועות עיניים מהירות שנתנו לשלב זה את שמו. השרירים משותקים לחלוטין (למעט שרירי העין והנשימה) ובדרך כלל מתרחשת חלימה. שלב זה אחראי לרבע מסך השינה שהוא הולך ומתארך לקראת העירות (לכן החלומות הארוכים יותר יתרחשו לקראת הבוקר).