Сучасні наукові уявлення про фізіологічну суті сну і гіпнозу спираються, по-перше, на теорію сну і гіпнозу І. П. Павлова і, по-друге, на дані Мегун (Magoun) і Моруцци (Moruzzi), що стосуються фізіологічної ролі так званій ретикулярній формації стовбура головного мозку. За Павлову, сон і гіпноз розвиваються спочатку в корі головного мозку.
Велике значення має рівень корковою збудливості, який регулюється ретикулярною формацією.
На підставі численних дослідів з умовними рефлексами І. П. Павлов прийшов до висновку, що в основі процесу сну лежить нервовий механізм іррадіації (поширення) гальмування в корі головного мозку з подальшим розповсюдженням гальмування на підкіркові області головного мозку. Цей нервовий механізм є провідною ланкою в складному фізіологічному процесі сну.
Дослідження П. К. Анохіна (1939) на двох зрощених близнюків довели переважання нервового механізму сну над гуморальним, т. Е. Діючим через кров. Близнюки мали загальне тулуб і дві голови, одне серце і загальну кровоносну систему. Коли один спав, інший міг не спати. Отже, один головний мозок перебував у стані сну, а інший - неспання, незважаючи на загальні для них гуморальні умови. Однак це не означає, що гуморальний механізм не грає ролі у розвитку сну. Він має істотне значення.
Иррадиировали дифузне гальмування, що лежить в основі сну, Павлов назвав «сонним гальмуванням». Якщо відбувається іррадіація гальмування, то розвивається сон. Наведемо приклад з угашением. Зазвичай в павловських лабораторіях умовні подразники супроводжуються харчовим підкріпленням. Якщо який-небудь вироблений умовний харчовий подразник (наприклад, дзвінок) повторювати в досвіді через однакові інтервали і не супроводжувати їжею, то умовний слинної рефлекс поступово зменшується і доходить до нуля, як ми говоримо, «згасає». В основі згасання лежить активний гальмівний процес, що затримує роботу відповідних коркових і підкоркових центрів і пов'язаних з ними периферичних апаратів (у даному випадку слинної залози). Якщо продовжувати далі гасити умовний рефлекс на дзвінок, то тварина може заснути (закриє очі, опустить голову, повисне на лямках). Це пояснюється поширенням, іррадіацією угасательного гальмування з коркового слухового центру спочатку по корі, а потім і в підкірку. Закономірність іррадіації гальмового процесу в просторі і в часі (а також і збудження) була доведена численними експериментами павловськой школи. Процес іррадіації гальмування відбувається хвилеподібно, з коливаннями.
У дослідах на шкірному аналізаторі можна було простежити иррадиацию гальмування з одного гальмівного пункту (вогнища) в інші - позитивні, що знаходяться на різній відстані від першого. Іррадіація нервових процесів підтверджена також сучасними дослідженнями електричних біострумів головного мозку (так звана електроенцефалографія).
Також можна було простежити і зворотний процес - процес концентрації, зосередження гальмування в гальмівному пункті. Наслідком концентрації гальмування в якомусь кірковій вогнищі може бути позитивна індукція по периферії даного вогнища. Позитивна індукція підсилює процес коркового збудження і усуває сон.
Чому ж в коркових нервових клітинах з'являється гальмування? Це відбувається внаслідок основного закону їх діяльності - закону взаємодії збудження і гальмування. При відомих умовах збудження змінюється гальмуванням, а гальмування в свою чергу - збудженням. Якщо діє умовний позитивний подразник і не підкріплюється, то розвивається гальмування. Якщо діє підкріплюваний, але монотонний, слабкий або надмірно сильний умовний подразник, то також виникає гальмування. Це гальмування є корінним функціональним властивістю коркових нервових клітин і має «охоронне» значення: воно охороняє клітини від можливого функціонального виснаження і разрушенія- крім того, під час розвитку гальмування відбувається відновлення працездатності коркових клітин.