Het lijkt alsof mensen die slapen ‘uit staan’. De ogen zijn dicht en het lichaam beweegt niet. Maar we staan niet uit, integendeel: onze hersenen zijn namelijk – afhankelijk van hoe diep de slaap is – zeer actief of juist minder actief.
Als je net in slaap valt bijvoorbeeld, verkeren je hersenen nog in een zeer licht en ondiep slaapstadium; dit wordt slaapstadium één genoemd. Onze hersenen zijn dan nog redelijk actief: de hersengolven zijn druk en onrustig. Dat is ook niet zo raar, want enkele minuten geleden waren we nog wakker, en waren we misschien nog aan het praten of iets anders aan het doen – in ieder geval nog redelijk druk bezig. Dat waren onze hersenen dus ook.
Na enkele minuten wordt de slaap al dieper. Onze hersengolven worden wat rustiger, en af en toe komen zeer diepe en grote golven voor: we zitten nu in slaapstadium twee. Gedurende de nacht komt dit slaapstadium vrij veel voor (bij acht uur slaap kun je gemakkelijk twee uur in dit slaapstadium verkeren).
Onze hersenen zinken vervolgens steeds verder weg in een diepe slaap. In slaapstadium drie en het daarop volgende stadium vier zijn onze hersengolven erg langzaam, diep en regelmatig. Eigenlijk is het enige verschil tussen deze twee slaapstadia dat in stadium drie minder dan vijftig procent van alle hersengolven uit zulke enorm diepe en langzame golven bestaan, en in stadium vier juist meer dan vijftig procent. Slaapstadium vier is dan ook de diepste slaap. Een half uur nadat je in slaap bent gevallen zit je meestal in dit diepste slaapstadium.
Na dit allerdiepste slaapstadium kan de slaap alleen maar lichter worden. Na slaapstadium vier gaan onze hersenen dan ook terug naar minder diepe en snellere hersengolven – in omgekeerde volgorde. Na slaapstadium vier komt dus weer slaapstadium drie, en dan twee, en dan weer één. Zo’n cyclus van slaapstadia wordt een slaapcyclus genoemd. Slaapcycli duren gemiddeld anderhalf uur, maar de lengte verschilt van persoon tot persoon (bij sommige mensen duurt een hele slaapcyclus maar één uur, en bij anderen twee uur).