休息中的大脑实际上非常忙碌，神经细胞的放电频率几乎与清醒状态下一样。对此活动的一种常见解释认为，在睡眠期间，神经回路会重放重要的记忆，这一过程会加强这些回路中细胞之间的连接，从而帮助学习。
在2013年8月刊的《大众科学》中，威斯康星大学麦迪逊分校的研究人员朱利奥·托诺尼和基娅拉·奇雷利提出了一个完全不同的关于睡眠大脑中发生什么的理论。他们认为，睡眠期间的大脑活动必须削弱神经连接，而不是加强它们，因为加强会使大脑的电路饱和，并消耗如此多的能量，以至于大脑无法继续编码新信息。
简而言之，作者提出睡眠对于突触稳态至关重要，突触稳态是将脑细胞恢复到基线状态。他们认为，这种功能对于所有生物都是必不可少的，并解释了普遍存在的睡眠需求。他们二十多年来进行的实验结果迄今为止证实了这一假设。
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在艾伦脑科学研究所研讨会上发表的演讲视频中，托诺尼展示了这一证据，并解释说，睡眠是我们为大脑响应清醒生活事件而重塑自身能力所付出的代价。