تتبع بنية النوم نمطًا دوريًا دقيقًا من خمس مراحل، لكل منها نشاط دماغي مميز وخصائص فسيولوجية ووظائف. تستغرق الدورة الكاملة حوالي 90 دقيقة وتتكرر 4-6 مرات في الليلة. يكشف فهم هذه البنية عن سبب تأثير كمية النوم وتوقيته بشكل عميق على الحلم والذاكرة والصحة.
المرحلة 1 (N1) هي أخف مراحل النوم، وتستمر من 1 إلى 5 دقائق حيث تنتقل موجات ألفا إلى ثيتا. تستمر المرحلة 2 (N2) من 10 إلى 25 دقيقة وتتميز بمغازل النوم ومجمعات K المهمة لتقوية الذاكرة. تقضي حوالي 50% من إجمالي نومك في N2، مما يجعلها مرحلة النوم المهيمنة طوال الليل.
المرحلة 3 (N3، نوم الموجة البطيئة) هي المرحلة الأعمق والأكثر تعافيًا جسديًا، وتتميز بموجات دلتا كبيرة. يتم إطلاق هرمون النمو، وتسريع عملية إصلاح الأنسجة، وتقوية جهاز المناعة. يهيمن N3 في النصف الأول من الليل، ولهذا السبب يعد النوم في وقت مبكر من الليل أكثر أهمية للتعافي الجسدي.
يكمل نوم حركة العين السريعة كل دورة بأحلام حية وحركات عين سريعة ونشاط دماغي قريب من الاستيقاظ. تنمو فترات حركة العين السريعة بشكل كبير خلال الليل: من 10 دقائق في الدورة الأولى إلى 45-60 دقيقة في الدورة النهائية. ولهذا السبب فإن النوم في الصباح مهم بشكل غير متناسب للمعالجة العاطفية وثراء الأحلام.
يمكن أن تؤدي الاضطرابات في بنية النوم - بسبب الكحول أو الأدوية أو اضطرابات النوم أو الجداول الزمنية غير المنتظمة - إلى تثبيط مراحل معينة بشكل تفضيلي. الكحول يثبط حركة العين السريعة في وقت مبكر من الليل. الحبوب المنومة قد تقلل من نوم الموجة البطيئة. إن فهم المراحل التي قد تكون مفقودة هو الخطوة الأولى لتحسين النوم المستهدف.