Melatonin ซึ่งเป็นฮอร์โมนที่ร่างกายสร้างขึ้นมาได้เอง มีบทบาทในการควบคุมการนอนหลับ ช่วยให้คนเรามีการนอนหลับที่ดีขึ้น เมื่อฮอร์โมนนี้ลดลงก็อาจจะนำปัญหาในการนอนหลับมาให้ได้ เมลาโตนินผลิตมาจากต่อมไพเนียล ซึ่งเป็นต่อมไร้ท่ออยู่กลางสมองมีขนาดเท่าเมล็ดถั่ว ต่อมนี้จะไม่ทำงานเวลามีแสงสว่าง และทำให้ฮอร์โมนอยู่ในกระแสเลือดปริมาณ 10-60 พิโคกรัมต่อมิลลิลิตร ติดต่อกันประมาณ 12 ชั่วโมง ก่อนที่ระดับฮอร์โมนนี้จะลดลงในช่วงเช้า

เมลาโตนินนี้จะช่วยให้ร่างกายผ่อนคลาย ลดอุณหภูมิในร่างกายลง ทำให้เรานอนหลับได้ดีในเวลากลางคืน และเมื่อมีฮอร์โมนสูง ในร่างกายเราจะแปลผลว่าเป็นเวลาผ่อนคลาย ควรพักผ่อนได้แล้ว เมลาโตนินนี้มีส่วนช่วยในการยาวขึ้นของขนสัตว์ในช่วงฤดูหนาว และส่งสัญญาณเข้าฤดูผสมพันธุ์ หรือนำสู่การจำศีล แต่ในมนุษย์ฮอร์โมนนี้ไม่เกี่ยวกับการสืบพันธุ์ แต่เกี่ยวข้องกับการนอน และได้มีการนำเมลาโตนินมาใช้ในการบรรเทาอาการ เช่น

1. Jet lack ที่เกิดจากร่างกายไม่สามารถปรับตัวกับเขตเวลาเมื่อต้องเดินทางโดยเครื่องบิน ก่อให้เกิดอาการนอนหลับไม่สนิท อ่อนเพลียระหว่างวัน อาหารไม่ย่อย รู้สึกไม่สบายตัว
2. ในกลุ่มพวกที่นอนหลับผิดเวลา (Delayed Sleep Phase Syndrome) โดยมากจะไม่สามารถนอนหลับได้ก่อน 2.00 น และมักมีปัญหาในการตื่นนอนช่วงเช้า มีการให้อาหารเสริมที่มีฮอร์โมนนี้ ร่วมกับการปรับสภาพแวดล้อมในห้องนอน เช่น ปรับอุณหภูมิให้เย็นลงเล็กน้อย ทำให้ห้องมืด จะช่วยให้นอนหลับได้ดีขึ้น
3. อาการนอนไม่หลับในบางราย โดยช่วยให้คุณภาพในการนอนหลับ และระยะเวลาในการนอนหลับดีขึ้น ในผู้ป่วยที่สูงอายุที่มีปัญหาจากวัยที่สูงขึ้น การใช้เมลาโตนินจะช่วยให้นอนหลับได้ดีมากขึ้นเช่นกัน
4. การใช้ในเด็กที่มีปัญหาสมาธิสั้น มีการนำไปใช้บ้าง แต่ต้องศึกษาเพิ่มเติม

ผลข้างเคียงของฮอร์โมน เช่น ง่วงนอนตลอดวัน ปวดศีรษะ เวียนศีรษะ มวนท้อง วิตกกังวล หงุดหงิด ซึมเศร้าระยะสั้น ๆ แต่ที่สำคัญคือ ไม่ควรใช้เมลาโตนินในกลุ่มที่เป็นโรคภูมิคุ้มกันทำลายตนเอง หรือโรคภูมิแพ้ตนเอง (Autoimmune Disease) เนื่องจากเมลาโตนินจะไปกระตุ้นการทำงานของระบบภูมิคุ้มกัน และไปขัดขวางการทำงานของยาที่ใช้กดภูมิคุ้มกันของผู้ป่วย

Serotonin เป็นฮอร์โมนและยังเป็นสารสื่อประสาทที่มีผลต่อการทำงานหลายระบบในร่างกาย มีส่วนช่วยในการควบคุมอารมณ์ การรู้สึกอยากอาหาร และการย่อยอาหาร รวมไปถึงการนอนหลับ โดยจะทำหน้าที่ส่งสัญญาณระหว่างเซลล์ประสาทในสมอง เนื่องจากมีส่วนช่วยในการควบคุมอารมณ์ความรู้สึก ปริมาณของสารนี้จึงส่งผลกระทบต่อสุขภาพจิต และการทำงานของสมอง ระงับความโกรธและก้าวร้าว ช่วยทางเดินอาหารด้วยการกระตุ้นการเคลื่อนตัวของกระเพาะอาหารและลำไส้ให้เกิดความอยากอาหาร ช่วยระบบไหลเวียนเลือดด้วยการกระตุ้นให้กล้ามเนื้อหัวใจบีบตัว หลอดเลือดหดตัว ทำให้ความดันโลหิตสูงขึ้น

ซีโรโตนิน ร่างกายสามารถสร้างได้ในระบบทางเดินอาหาร โดยเฉพาะที่กระเพาะอาหารและลำไส้เล็ก นอกนั้นอาจจะสร้างได้จากตับ ไต และสมอง ทั้งสามารถหาได้ในธรรมชาติ เช่น จากอาหารที่มีกรดอะมิโน Tryptophan สูง เช่น เนื้อสัตว์ นม ไข่ ถั่วเหลือง ช็อกโกแลตดำ ข้าวกล้อง ฯลฯ การออกกำลังกายวันละ 30-40 นาที การรับแสงแดดเป็นประจำ การผ่อนคลายความเครียด และยังพบได้ในกลุ่มยาทางจิตเวช ที่เกี่ยวข้องกับอาการซึมเศร้า โดยผลข้างเคียงของยากลุ่มนี้ คือ ปากแห้ง คลื่นไส้ ปวดศีรษะ กระสับกระส่าย น้ำหนักเพิ่มหรือลด ท้องเสีย

Serotonin Syndrome เป็นภาวะอันตรายทางการแพทย์ เมื่อมีระดับฮอร์โมนนี้สูงเกินไป ซึ่งจะมีอาการกระสับกระส่าย อยู่ไม่สุข อาการสั่นปวดศีรษะ ท้องเสีย หัวใจเต้นเร็ว หรือเต้นผิดจังหวะ ความดันโลหิตสูง สับสน กล้ามเนื้อเกร็งกระตุก จนถึงชัก

Growth Hormone เป็นฮอร์โมนแห่งการเจริญเติบโต ซึ่งจะหลั่งตลอดชีวิต แต่ระดับหลั่งในแต่ละช่วงวัยจะแตกต่างกัน โดยมากหลังจากอายุ 30 ปีไปแล้วฮอร์โมนนี้จะลดน้อยลง จนบางคนเรียกฮอร์โมนนี้เป็นน้ำพุแห่งความเป็นหนุ่มเป็นสาว ฮอร์โมนนี้สำคัญกับวัยเด็ก ช่วยทำให้คนเหล่านี้มีรูปร่างสมส่วน สูงสมวัย กล้ามเนื้อแข็งแรง ภูมิต้านทานดี และช่วยการพัฒนาการของสมอง คงความหนุ่มสาวไว้ และยังช่วยในการซ่อมแซมส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย โดยมากหลังจากหลับสนิทสัก 1 ชั่วโมง ฮอร์โมนนี้จะถูกส่งไปยังตับเพื่อเปลี่ยนเป็นสารที่สามารถนำไปสร้างเนื้อเยื่อให้กับร่างกาย สำหรับในผู้สูงอายุ การรับฮอร์โมนนี้ยังช่วยให้ผมหงอกลดลง ใบหน้าและรอยเหี่ยวย่นลดลง การทำงานของหัวใจดี ลดความดันโลหิตสูง ปรับสมดุลคอเลสเตอรอล และยังช่วยทางด้านจิตใจ เช่น สดชื่น แจ่มใส ยังสัมพันธ์กับ Endorphin ซึ่งมีฤทธิระงับความปวด ลดความรุนแรงของอารมณ์ โดยการทำงานลดระดับ Dopamine ยังช่วยด้านความจำและเพิ่มประสทิ ธภิ าพทางเพศ

ปัจจัยที่ทำให้ฮอร์โมนนี้เพิ่มหรือลดลง เกี่ยวเนื่องกับอาหาร โดยเฉพาะอาหารที่มีน้ำตาล ไขมัน และแป้งมาก ซึ่งมักจะเป็นอาหารจานด่วน อาหารสำเร็จรูป และของขบเคี้ยว เครื่องดื่มแอลกอฮอล์ มีผลโดยตรงในการรบกวนฮอร์โมนนี้ และมีผลทางอ้อมเกี่ยวกับการรบกวนการนอน และการทำลายตับ ซึ่งจะเปลี่ยนฮอร์โมนนี้

การพักผ่อนนอนหลับให้เพียงพออย่างน้อย 7-8 ชั่วโมงต่อวัน และควรเข้านอนก่อน 22.00 น. การลดความเครียดก็จะช่วยให้นอนดีขึ้น เช่นเดียวกับการออกกำลังกายสม่ำเสมออย่างน้อยสัปดาห์ละ 5 วัน วันละ 30 นาที คนที่มีน้ำหนักตัวมากหรือน้อยเกินไป จะมีผลต่อการทำงานของ Growth Hormone

สารอีกชนิดที่เกี่ยวข้องกับการนอน คือ Adenosine ซึ่งเป็นสารที่ร่างกายสังเคราะห์ขึ้น และเป็นส่วนหนึ่งของระบบพลังงานในร่างกาย โดยมีการดึงสารส่วนที่เป็นฟอสเฟตออกไปใช้ในแต่ละวัน ซึ่งทางการแพทย์เรียกว่า ATP, ADP และเหลือเป็น Adenosine โดยในช่วงเวลาที่ตื่นร่างกายจะค่อย ๆ สะสมสาร Adenosine มากพอจนสมองจะสั่งให้เข้าสู่การปัดกวาด กำจัด Synapses ที่ไม่ได้ใช้งาน ลบความจำข้อมูลส่วนที่ไม่จำเป็นออกไป จนกระทั่งเรานอนหลับ สารนี้จึงจะสลายไป และตื่นขึ้นมาอย่างสดชื่นในวันต่อไป สาร Adenosine มีฤทธิขยายหลอดเลือดที่แรง สารพวกคาเฟอีน และสารกระตุ้นอื่น ๆ จะไปหยุดการทำงานของ Adenosine โดยไปแย่งจับตัวกับ Adenosine’s Receptors ทิ้งให้โมเลกุลของ Adenosine ว่างงาน ทำให้ร่างกายยังตื่นตัว แต่ไม่สามารถหยุดการสะสมของสารนี้ได้ พอคาเฟอีนหมดฤทธิ Adenosine ที่สะสมอยู่นี้จะทำให้เราง่วง และอยากจะพักผ่อน การงีบหลับ 20-30 นาทีก็จะช่วยได้

นักวิทยาศาสตร์ฝรั่งเศสได้ทดลองขัดขวางห้ามไม่ให้สุนัขนอนหลับเป็นเวลา 10 วัน จากนั้นดูดเอาสารเหลวจากสมองสุนัขเหล่านั้น แล้วฉีดเข้าไปยังสมองสุนัขตัวอื่นที่ได้นอนหลับตามปกติ ผลคือสุนัขที่ได้รับสารนี้จะง่วงหลับทันที นักวิจัยเรียกสารนี้ว่า Hypnotoxic และนักวิจัยการนอนที่ญี่ปุ่น ได้ศึกษาในหนู 8,000 ตัว พบว่ามี Sleep Pressure คือ ความอยากนอนที่จะเพิ่มมากขึ้นเรื่อย ๆ หากตื่นตัวเป็นเวลานาน แต่ในหนูหากนำเซลล์สมองบางส่วนออกไป ทำให้ความอยากนอนของหนูกลุ่มนี้ไม่เพิ่มขึ้น นักวิจัยยังพบสารสื่อประสาท Orexin ถ้าไม่มีในหนูจะทำให้หนูไม่สามารถควบคุมการตื่นตัวของร่างกาย สำหรับคนที่มีปัญหาการนอนที่เรียกว่า Narcolepsy จะมีอาการคล้ายกัน คือ ร่างกายไม่สามารถสร้างสาร Orexin ทำให้นอนหลับไม่เต็มที่ และเกิดอาการง่วงนอนในตอนกลางวันมากกว่าคนปกติ

นอกจากนี้ยังมียีนส์ที่เกี่ยวข้องกับการนอนหลับ ชื่อ SIK3 ซึ่งยังจะต้องศึกษาค้นคว้าอีกมาก เพื่อที่จะเข้าใจกลไกการนอนหลับได้ อย่างครอบคลุม