Våkenhet er produsert av et komplekst samspill mellom flere nevrotransmittersystemer som oppstår i hjernestammen og stigende gjennom midthjernen, hypothalamus, thalamus og basal forebrain. Den bakre hypothalamus spiller en nøkkelrolle i opprettholdelsen av den kortikale aktiveringen som ligger til grunn for våkenhet. Flere systemer med opprinnelse i denne delen av hjernen styrer skiftet fra våkenhet til søvn og søvn til våkenhet. Histamin nevroner i tuberomammillary kjernen og nærliggende tilstøtende bakre hypothalamus prosjektet til hele hjernen og er den mest våkne-selektive system så langt identifisert i hjernen. Et annet nøkkelsystem er det som leveres av orexins (også kjent som hypokretiner) som projiserer nevroner. Disse finnes i områder ved siden av histaminneuroner og som dem projiserer mye til de fleste hjerneområder og forbinder med opphisselse. Oreksinmangel har blitt identifisert som ansvarlig for narkolepsi.Forskning tyder på at orexin og histamin nevroner spille distinkte, men komplementære roller i å kontrollere våkenhet med orexin blir mer involvert med våken atferd og histamin med kognisjon og aktivering av kortikale EEG.det har blitt foreslått at fosteret ikke er våken, med våkenhet som oppstår hos nyfødte på grunn av stresset ved å bli født og tilhørende aktivering av locus coeruleus.