１ 意識レベル
動物ははっきりした目覚め（Alert）のとき、外界からの刺激を容易に知覚する。このとき、意識レベルが高いという。うとうとしている（Drowsiness）ときは刺激の知覚が困難になり、睡眠時はまったく知覚できなくなる。
知覚とは感覚器からの刺激が大脳の一次感覚野に達することが必要だが、それだけでは知覚体験は発生しない。大切なのは皮質ニューロンの活動が一定以上のレベルにあることが必要である。この大脳皮質ニューロンの活動レベルを支配しているのが、視床、中脳、延髄にまたがる網様系である。網様系には感覚神経路から数多くの入力が存在し、その刺激を受けて大脳皮質ニューロン全体の活動に大きな影響をあたえることがわかった。すなわち、うとうとした状態の動物の網様体に電気刺激を与えるとただちに覚醒状態へと変化する（頭を持ち上げて周囲を見回す）。網様体には逆に皮質からの投射があり、自分の意志で覚醒状態を変化させることもできると考えられている。
２ 睡眠
網様体賦活系の活動の減少が睡眠状態を引き起こすと思われていたが、最近積極的に網様体の活動を抑制する睡眠系の存在が示唆されている。睡眠系は下部脳幹に存在すると考えられており、網様体に抑制シグナルを送ることで睡眠を誘発していると考えられている。Parachlorophenylananineを注射すると不眠が生じるが、この薬剤はtryptophan/5-hydroxy-tryptophan/serotoninという一連の合成を支配する酵素tryptophan hydroxilaseの阻害剤である。そこで脳内のセロトニンの不足が不眠を引き起こしたと考えられる。セロトニン作動性ニューロンは中脳から延髄にかけて限局して存在し、全脳に広く投射する。ただ、セロトニンだけでなく、ノルアドレナリン、アセチルコリン、ヒスタミンなども睡眠に関与することが分かっており、実際には脳幹に存在する複数の伝達物質を放出するニューロンが集団として制御に関わっていると考えられている。
睡眠には脳の活動が低下するノンレム睡眠と逆に活性化しているレム睡眠がある。レム睡眠の間は眼球が活発に振動したり、手足の小さな痙縮が起こり、夢体験も多い。ノンレム睡眠は体温の高い哺乳類、鳥類のエネルギー代謝を周期的に節約するための能動的機序であると考えられている。レム睡眠の意味付けについては諸説あるが、ヒト新生児では睡眠の５０％がレム睡眠であることから（成人は２０％）胎児では急速に発達する脳神経系に充分な刺激を与えるために存在するのではないかと考えられている。
睡眠と覚醒のリズムは２４〜２５時間周期で繰り返される。これをサーカディアンリズムといい、視床下部の視交叉上核によって支配されている。サーカディアンリズムには２つの大きなグループが存在する。その一つは深部体温リズム系であり、コルチゾール、メラトニン、レム睡眠などがこれにあたる。それに対して睡眠覚醒リズムは成長ホルモン、プロラクチン、ノンレム睡眠などが属する。ヒトの場合外部環境からのリセットが入らなくなる状態にすると、４人に１人の割合で２つのリズムにずれが生じてくる。体温リズムは２５時間を維持するにも関わらず、睡眠覚醒リズムは３３時間にもなることがある。perとtimに代表される時計遺伝子は、お互いに抑制し合う事で、周期的なオンーオフ周期を生み出す。
３ 情動
生物を行動に駆り立てることを動機づけという。基本的に備わっているものに、飢え（渇き）、痛み、性、探索の４つがある。また、その原因となるものの内、内的なものを動因、外的なものを誘引と呼ぶ。その区別において情動は動因となり得る。
大脳皮質を除去したイヌは怒りを示す。いろいろ調べた結果、視床下部に怒りの生じる部位があることが分かった。またネコを用いた実験によって扁桃核に探索と怒りを生じる部位があることがわかった。また視床下部や中脳には快、不快情動を生じる部位があり、特に快情動を生じる部位にはドーパミン作動性ニューロンが重要な役割を果たしていることが分かっている。