Nonostante le numerosi ipotesi volte ad attribuire al sonno una funzione specifica, gli studiosi sono ancora alla ricerca di una risposta alla domanda "perché si dorme?" Il sonno appare essere un comportamento durante il quale vengono svolte funzioni indispensabili o almeno assai utili per il sistema nervoso e per l'organismo. Se così non fosse non si spiegherebbe il fatto che questo comportamento risulti conservato dal punto di vista evolutivo.
Pur rappresentando un periodo di profondo isolamento senso-motorio dell'organismo dall'ambiente esterno, il sonno è caratterizzato da un attività cerebrale continua. Inoltre, il metabolismo cerebrale, risulta solo leggermente ridotto durante il sonno NREM e ritorna ai livelli tipici della veglia durante il sonno REM. Il cervello, quindi, durante il sonno non è inattivo.

Gli effetti della privazione di sonno sono stati studiati nell'animale. Un ratto totalmente deprivato di sonno per circa un mese (fig. 1, linea rossa) muore per una grave sindrome metabolica, caratterizzata da un calo incontrollabile della temperatura e del peso corporeo che non possono essere compensati mediante un aumentato apporto di energia attraverso l'assunzione di cibo. Permangono molti dubbi sulla specificità dell'effetto, in quanto l'animale risulta molto stressato dalla procedura di deprivazione. È stato però dimostrato che un animale che subisca uno stress di intensità paragonabile, ma a cui venga consentito di soddisfare il 60-70% del proprio fabbisogno ipnico mostra segni patologici molto meno evidenti (fig. 1, linea blu).

Fig. 1: Andamento nel ratto di laboratorio dell'ammontare di cibo consumato, del dispendio energetico e del peso corporeo nel corso di un mese in due condizioni sperimentali: a) privazione totale di sonno (linea rossa); b) privazione parziale di sonno (linea blu).
(Credit: G.Tononi, C.Cirelli. Sonno. Da "Fisiologia Medica". Edi.Ermes, 2005)

Molte sono le ipotesi sulla funzione del sonno. Alcune riguardano la possibilità che nel sonno siano attivate funzioni metaboliche cerebrali di natura specifica per compensare modificazioni  fisiologiche occorse durante la veglia, ma i dati sperimentali non hanno fornito in proposito risposte univoche. Altre ipotesi sottolineano il ruolo del sonno nel favorire i fenomeni di plasticità delle cellule nervose. A questo proposito i dati raccolti pensare a un ruolo determinante del sonno nel modellare e stabilizzare i nuovi contatti tra le cellule nervose. Questi contatti risulterebbero cruciali per consolidare la memoria delle informazioni acquisite durante la veglia. Comunque, nonostante gli sforzi dei ricercatori, la funzione del sonno rimane ancora misteriosa.