睡眠當中腦電圖的變化是非快速眼動相睡眠和快速眼動相睡眠兩個交替出現。睡眠的分期也是結合腦電圖的特征確定的,根據腦電圖的特征將非快速眼動相睡眠分為由潛入深四個時期。
第一期呈現低電壓的腦波,頻率快慢混合,以4~7次/秒的頻率為主。
第二期也是一個較低電壓腦波,開始出現短時成串的12~14次/秒的睡眠紡錘波或者是頂部駝峰波,少量的紡錘波出現,代表淺睡眠。
第三期的腦電圖以睡眠紡錘波為主,這是一個主要的標志,而且頻率是1~2次/秒,也就是S波。第四期出現0.5~3次/秒、高波幅不規則慢波,它的出現占了總時間的50%以上,說明進入了深睡眠的狀態。
非快速眼動相睡眠,從睡意開始到睡眠深度逐漸加深,腦電波開始出現逐漸增多,當S波腦電動占優勢的時候也就進入了深睡眠,而快速眼動相睡眠的睡眠過程中,周期性地出現一些激動狀態,腦電呈現快頻、低壓電波和清醒的時候腦電波相似。