az ébrenlét az agytörzsben keletkező és a középagyon, a hipotalamuszon, a thalamuson és a bazális előagyon keresztül növekvő több neurotranszmitter rendszer komplex kölcsönhatása révén jön létre. A hátsó hipotalamusz kulcsszerepet játszik az ébrenlét alapjául szolgáló kortikális aktiváció fenntartásában. Az agy ezen részéből származó számos rendszer szabályozza az ébrenlétről az alvásra, az alvásról az ébrenlétre való áttérést. A tuberomammilláris magban és a közeli szomszédos posterior hypothalamusban lévő hisztamin neuronok az egész agyra vetülnek, és az agyban eddig azonosított leginkább ébrenlét-szelektív rendszer. Egy másik kulcsfontosságú rendszer az orexinek (más néven hipokretinek), amelyek kivetítik az idegsejteket. Ezek a hisztamin neuronokkal szomszédos területeken léteznek, és hasonlóan a legtöbb agyterületre kiterjednek, és az izgalommal társulnak. Az Orexin-hiányt a narkolepszia felelőseként azonosították.

A kutatások azt sugallják, hogy az orexin és a hisztamin neuronok különálló, de egymást kiegészítő szerepet játszanak az ébrenlét szabályozásában, mivel az orexin jobban részt vesz az ébrenléti viselkedésben, a hisztamin pedig a kortikális EEG megismerésében és aktiválásában.

azt sugallták, hogy a magzat nincs ébren, az újszülöttnél az ébrenlét a születés okozta stressz és a locus coeruleus aktiválása miatt következik be.