休息中的大腦實際上非常忙碌，神經細胞的放電頻率幾乎與清醒狀態下一樣。對此活動的一種常見解釋認為，在睡眠期間，神經迴路會重放重要的記憶，這一過程會加強這些迴路中細胞之間的連線，從而幫助學習。
在2013年8月刊的《大眾科學》中，威斯康星大學麥迪遜分校的研究人員朱利奧·託諾尼和基婭拉·奇雷利提出了一個完全不同的關於睡眠大腦中發生什麼的理論。他們認為，睡眠期間的大腦活動必須削弱神經連線，而不是加強它們，因為加強會使大腦的電路飽和，並消耗如此多的能量，以至於大腦無法繼續編碼新資訊。
簡而言之，作者提出睡眠對於突觸穩態至關重要，突觸穩態是將腦細胞恢復到基線狀態。他們認為，這種功能對於所有生物都是必不可少的，並解釋了普遍存在的睡眠需求。他們二十多年來進行的實驗結果迄今為止證實了這一假設。
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在艾倫腦科學研究所研討會上發表的演講影片中，託諾尼展示了這一證據，並解釋說，睡眠是我們為大腦響應清醒生活事件而重塑自身能力所付出的代價。