Giấc ngủ không phải là một trạng thái đồng nhất. Thay vào đó, giấc ngủ bao gồm các giai đoạn khác nhau có thể được phân biệt bằng các mô hình hoạt động của sóng não xảy ra trong mỗi giai đoạn. Hoạt động sóng não của chúng ta khi thức là sóng beta. So với các dạng sóng não khi đang ngủ, sóng beta có tần số cao nhất (13 – 30 Hz) và biên độ thấp nhất, và chúng có xu hướng biến đổi nhiều hơn.  Khi chúng ta bắt đầu vào giấc ngủ, hoạt động sóng não sẽ thay đổi. Những thay đổi này có thể được hình dung bằng cách sử dụng điện não đồ (Electroencephalogram EEG) và được phân biệt với nhau bằng cả tần số và biên độ của sóng não. Số lượng sóng não xảy ra trong một giây là tần số sóng não và được đo bằng Hertz (Hz). Biên độ là độ cao của sóng não (Hình 1). Giấc ngủ có thể được chia thành hai giai đoạn chung khác nhau: REM và non  -  REM (NREM). Giấc ngủ chuyển động mắt nhanh (REM) đặc trưng bởi chuyển động của mắt dưới mí mắt khi nhắm. Sóng não trong giai đoạn REM xuất hiện rất giống với sóng não khi thức. Ngược lại, non  -  REM (NREM) được chia thành bốn giai đoạn phân biệt với nhau và với giai đoạn thức bởi các mô hình đặc trưng của sóng não. Ba giai đoạn đầu của giấc ngủ là NREM, giai đoạn thứ tư và cuối cùng của giấc ngủ là giấc ngủ REM.  Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về từng giai đoạn như vậy của giấc ngủ và các mô hình hoạt động sóng não liên quan của chúng.