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脑电图是判断清醒与睡眠及区分睡眠各期的金标准。
清醒睁眼时，描记出的脑电波是一种低幅的快波，频率在每秒13次以上，叫β波；
清醒闭眼安静时，这时的脑电波和清醒睁眼时比较，波幅稍高，频率每秒8-12次，称为α波。
睡眠状态可分为两期
一、非快速眼动期(non rapid eye movement period，简称NREM)
特点是脑电波呈睡眠表现，肌肉活动较清醒时减弱，呼吸平稳，心率及血压略下降，不伴剧烈的眼球运动，又可分为四个阶段。
Ⅰ期睡眠:刚入睡时，脑电波中α波逐渐消失，出现一些不规则波形并混有小振幅波，此时即进入第一阶段睡眠，即Ⅰ期睡眠，相当于平常的瞌睡期或朦胧期。
Ⅱ期睡眠：脑电图出现一种特殊的纺锤波，波幅先由小到大，再由大到小,形似纺锤,频率每秒12-14次。
Ⅲ期睡眠：脑电波频率明显变慢，每秒4-7次，波幅增高，出现每秒0.5-3次的极慢波即δ波。
Ⅳ期睡眠，脑电表现基本同Ⅲ期,只是慢波所占比例更大。
Ⅲ、Ⅳ期睡眠合称慢波睡眠，此阶段睡眠程度很深，又叫深睡眠，是十分重要的睡眠阶段。而Ⅰ、Ⅱ期又称浅睡眠。
二、快动眼睡眠期(rapid eye movement period,简REM)
正常人一般在入睡90分钟后进入快动眼睡眠期，每夜睡眠中反复出现4-5次，每次持续约半小时，REM期特点是眼球快速转动，全身肌肉张力极度降低，肌电活动明显减弱，不时伴有肢体或身体其他部位的局部运动，心率、呼吸频率上升，血压可不稳定，男性阴茎勃起，脑电呈现Ⅰ期NREM的特点，此时如果叫醒病人，绝大多数的人会说自己正在做梦，一般都能清楚回忆梦的内容。
现总结如下：
· 睡眠时先进入NREM期
· NREM期与REM期大约90分钟变换一次
· 前半夜主要为NREM，后半夜REM出现较多
· 入睡后醒觉时间不应该超过总睡眠时间的5%
· Ⅰ期睡眠占2%-5%
· Ⅱ期睡眠占45%-50%
· Ⅲ期睡眠占3%-8%
· Ⅳ期睡眠占10%-15%
· NREM占整个睡眠的75%-80%
· REM则占20%-25%，每夜出现4-6次
睡眠质量
研究发现，NREM睡眠是脑睡眠状态，尤其Ⅲ、Ⅳ期睡眠最为重要，大脑可以得到充分休息，恢复疲劳的效果最好。
REM期主要是躯体，尤其是肌肉的休息。
Ⅲ、Ⅳ期睡眠(深睡眠)时间越长，睡眠质量就越好，如果Ⅰ、Ⅱ睡眠占的比例高，睡眠质量就差，有的人只睡4-5个小时就精力旺盛，而有的人睡十几个小时仍昏昏沉沉，差别就在于睡眠的质量。
一个人睡眠时间虽然很长，但如果缺乏 Ⅲ、Ⅳ期深睡眠或不足，而主要以Ⅰ、Ⅱ期浅睡眠为主，那么他的睡眠质量就差，总有睡不醒，不解乏的感觉，就会出现睡眠不足的表现。
相反，一个人虽然睡得短，但如果Ⅲ、Ⅳ期深睡眠多，则睡眠质量反而高，醒后精力充沛，所以短而深的睡眠比长而浅的睡眠好。
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