czuwanie jest wytwarzane przez złożoną interakcję między wieloma układami neuroprzekaźników powstającymi w pniu mózgu i wznoszącymi się przez śródmózgowie, podwzgórze, wzgórze i podstawowe przodomózgowie. Tylny podwzgórze odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu aktywacji korowej, która leży u podstaw czuwania. Kilka systemów pochodzących z tej części mózgu kontroluje przejście od czuwania do snu i snu do czuwania. Neurony histaminowe w jądrze tuberomamilarnym i w pobliżu przylegającego tylnego podwzgórza do całego mózgu i są najbardziej selektywnym jak dotąd układem zidentyfikowanym w mózgu. Inny kluczowy system jest dostarczany przez oreksyny (znane również jako hipokretiny) wystające neurony. Występują one w obszarach sąsiadujących z neuronami histaminowymi i podobnie jak one rozprzestrzeniają się na większość obszarów mózgu i wiążą się z podnieceniem. Stwierdzono, że niedobór oreksyny jest odpowiedzialny za narkolepsję.

badania sugerują, że neurony oreksyny i histaminy odgrywają różne, ale uzupełniające się role w kontrolowaniu czuwania, przy czym oreksyna jest bardziej zaangażowana w czuwanie, a histamina z Poznaniem i aktywacją korowego EEG.

sugerowano, że płód nie jest przytomny, a czuwanie występuje u noworodka z powodu stresu związanego z narodzinami i związanej z tym aktywacji locus coeruleus.