Az ébrenlét nem egyetlen pillanat, hanem egy összetett állapot, amelyben az agy fokozatosan átáll a lassú, szinkronizált alvási hullámokról a gyorsabb, rugalmasabb aktivitásra. Rachel Rowe, a Coloradoi Egyetem élettani professzora szerint "az ébrenlét olyan agyi állapot, amely támogatja a tudatosságot, a mozgást és a gondolkodást" - szemben az alvás lassú, mély hullámaival, amelyek az idegrendszer pihenését szolgálják.
Az ébredés tehát nem egy villámgyors váltás, hanem egy jól szervezett idegi láncreakció. A folyamat a mélyebb, kéreg alatti agyterületeken kezdődik, különösen az úgynevezett retikuláris aktiváló rendszerben (RAS), amely az "indítókapcsolóként" működik. Ez a rendszer serkentő jeleket küld a talamusz felé, amely az érzékszervi információk központi átjátszója, majd tovább a nagyagykéregbe - az agy redőzött, külső rétegébe, ahol a tudatos feldolgozás történik.
Aurélie Stephan, a Lausanne-i Egyetem alváskutatója és munkatársai 2025-ben publikált tanulmányukban feltérképezték, mi történik az agyban az ébredés első másodperceiben. A kutatás során EEG-mérésekkel kimutatták, hogy amikor a résztvevők a nem REM-fázisban (a mély, álommentes alvás szakaszában) ébredtek, agyhullámaik előbb rövid ideig még alvásra jellemző, lassú ritmusokat mutattak, majd gyors, ébrenléti mintázatra váltottak. Ezzel szemben a REM-fázisból - az álomtevékenységgel és gyors szemmozgásokkal jellemzett alvásból - ébredve az agy azonnal a gyorsabb, aktív hullámokra váltott.
A kutatók azt is megfigyelték, hogy az ébredés során az agyi aktivitás először a homloklebeny és a középső agyterületek környékén indult, majd hátrafelé terjedt a látókérgi régiók felé. Ez arra utal, hogy az agy nem egyszerre "kapcsol be", hanem először a végrehajtó funkciókért és tudatos figyelemért felelős központok ébrednek fel, és csak később aktiválódnak a szenzoros rendszerek.
A felébredés után azonban az agy még nem működik teljes kapacitással. A legtöbb ember tapasztalja a reggeli kábultságot, amelyet a tudomány "alvási tehetetlenségnek" nevez. Stephan szerint ez az állapot 15-30 percig, olykor akár egy óráig is eltarthat. Ilyenkor az agy bizonyos részei - különösen a figyelmet és döntéshozatalt irányító hálózatok - még csak részlegesen aktívak. Az, hogy mennyire érezzük magunkat ébren, függ attól is, mikor ébredünk fel: az ébresztőóra hangja ugyanis gyakran "rossz pillanatban" szakítja meg az agy természetes ciklusait.
Az emberi agy körülbelül 50 másodperces mikro-ciklusokban ingadozik alvás közben, amelyek során hol mélyebb, hol sekélyebb alvási szakaszok váltják egymást. Stephan szerint "amikor ezek a ciklusok elérik a törékenyebb, sekélyebb szakaszt, az alvás könnyebben megszakítható". Éppen ezért a kutató azt javasolja, hogy ha lehet, mindig azonos időben, természetes módon ébredjünk, mert ilyenkor az agy maga választja meg a "legjobb" pillanatot az átmenetre. Egy véletlenszerűen megszólaló ébresztő viszont pont a mélyebb szakaszban ránthat ki az alvásból, ami felerősíti a reggeli kábultságot.
Bár az elmúlt évek kutatásai sokat feltártak az ébredés mechanizmusáról, a tudomány még távol van a teljes megértéstől. A szakemberek ma sem tudják pontosan, mi váltja ki azt a belső jelet, amely az alvás végét és az ébrenlét kezdetét jelzi. Valószínű, hogy a belső biológiai óra, az agy hormonális és idegi ritmusai, valamint a környezeti ingerek - például a fény - mind együtt határozzák meg, mikor "dönt úgy" az agy, hogy ideje felébredni.
Stephan szerint "még mindig nyitott kérdés, mi az a mechanizmus, ami spontán módon felébreszti az agyat".