La veglia è prodotta da una complessa interazione tra più sistemi di neurotrasmettitori che sorgono nel tronco cerebrale e ascendono attraverso il mesencefalo, l’ipotalamo, il talamo e il proencefalo basale. L’ipotalamo posteriore svolge un ruolo chiave nel mantenimento dell’attivazione corticale che è alla base della veglia. Diversi sistemi originari di questa parte del cervello controllano il passaggio dalla veglia al sonno e il sonno alla veglia. I neuroni dell’istamina nel nucleo tuberomammillare e nel vicino ipotalamo posteriore adiacente proiettano all’intero cervello e sono il sistema più selettivo finora identificato nel cervello. Un altro sistema chiave è quello fornito dalle orexine (note anche come ipocretine) che proiettano i neuroni. Questi esistono in aree adiacenti ai neuroni dell’istamina e come loro proiettano ampiamente nella maggior parte delle aree del cervello e si associano all’eccitazione. La carenza di orexina è stata identificata come responsabile della narcolessia.

La ricerca suggerisce che l’orexina e i neuroni dell’istamina svolgono ruoli distinti, ma complementari nel controllo della veglia con l’orexina più coinvolta nel comportamento vigile e l’istamina con la cognizione e l’attivazione dell’EEG corticale.

È stato suggerito che il feto non sia sveglio, con la veglia che si verifica nel neonato a causa dello stress della nascita e dell’attivazione associata del locus coeruleus.