De hersenstam, gelegen aan de basis van de hersenen, is verantwoordelijk voor het controleren van slaap en dromen. De structuren in de hersenstam, zoals de hypothalamus, pons en medulla oblongata, werken samen om de slaap-waakcycli, REM-slaap (Rapid Eye Movement) en niet-REM-slaap te reguleren. De hypothalamus helpt bij het controleren van de interne klok van het lichaam, het circadiane ritme en de afgifte van hormonen die slaperigheid of waakzaamheid bevorderen. De pons is betrokken bij het reguleren van de slaaptoestand en het faciliteren van de overgang tussen waakzaamheid en slaap. De medulla oblongata speelt een rol bij het beheersen van vitale levensfuncties, zoals hartslag en ademhaling, die ook worden beïnvloed door slaap en waakzaamheid.