Hjärnstammen, som ligger vid basen av hjärnan, är ansvarig för att kontrollera sömn och drömmar. Strukturerna i hjärnstammen, såsom hypotalamus, pons och medulla oblongata, arbetar tillsammans för att reglera sömn-vakna cykler, REM-sömn (Rapid Eye Movement) och icke-REM-sömn. Hypotalamus hjälper till att kontrollera kroppens inre klocka, dygnsrytmen och frisättningen av hormoner som främjar sömnighet eller vakenhet. Pons är involverade i att reglera sömntillstånd och underlätta övergången mellan vakenhet och sömn. Medulla oblongata spelar en roll för att kontrollera livsviktiga funktioner, som hjärtfrekvens och andning, som också påverkas av sömn och vakenhet.