Der zirkadiane Rhythmus, also der Wechsel von Schlafen und Wachen, wird im Zentralen Nervensystem (ZNS) geregelt.
Jeder Mensch besitzt eine Art innere Uhr, die sich physisch in Form der „endogenen Oszillatoren“ manifestiert. Diese Neuronenansammlungen steuern autonom die regelmäßige Abfolge von Schlafen, Träumen und Wachen.
Der wichtigste dieser Schrittmacher ist im Hypothalamus lokalisiert und wird als Nucleus suprachiasmaticus (SCN) bezeichnet. Da er glutaminerge Eingänge aus der Retina besitzt, ist das von den Augen wahrgenommene Licht eine wichtige Einflussgröße auf unsere innere Uhr.

Aus bisher ungeklärten Gründen ändern die endogenen Oszillatoren in regelmäßigen Abständen ihre Membranleitfähigkeit und damit auch die Form der von ihnen ausgehenden neuronalen Information. Beim Menschen erfolgt dieser Rhythmus im 25-Stunden-Takt. Da er etwas über der Länge des Tages liegt, spricht man vom „zirkadianen“, also dem „ungefähren“ Rhythmus.

Die Hell-Dunkel-Phasen des Tages gleichen diesen Zyklus auf etwa 24 Stunden an.
Untersuchungen haben zeigen können, dass Menschen, die lange Zeit in völliger Dunkelheit leben, aufgrund der mangelnden Außeninformation wieder den vom Körper vorgegebenen Rhythmus von etwas mehr als 24 Stunden annehmen. Bleiben äußere Reize aus, kann dieser über Monate hinweg erhalten bleiben.