As estruturas neurais que regulam o sono e a vigília são principalmente a formação reticular do tronco cerebral. Esta formação reticular consiste no sistema reticular activador superior no cérebro superior pontino e no sistema reticular inibidor superior no cérebro inferior pontino, ambos agindo simultaneamente para regular os ciclos de sono e de vigília. O sistema reticular de activação superior é o mais importante, uma vez que rege a vigília. Este sistema de activação é fisiologicamente complexo, com uma variedade de neurónios e múltiplas sinapses. Transmite uma vasta gama de estímulos de todas as partes do corpo, tanto internas como externas, aos neurónios no córtex cerebral de forma sincronizada, mantendo o estado cortical de excitação. Este impulso ascendente da formação reticular é capaz de desencadear a resposta desperta. Para além de manter a consciência, está também envolvido na integração de várias actividades sensoriais e motoras nos órgãos internos. Se o sistema estrutural superior reticular for danificado, pode causar sonolência, letargia ou mesmo coma.