Giấc ngủ của con người được chia thành 2 loại là ngủ không có động mắt nhanh (NREM) và ngủ động mắt nhanh (REM), trong đó loại thứ nhất được chia làm 3 giai đoạn: N1 và N2 là giai đoạn ngủ nông, N3 được coi là giai đoạn ngủ sâu hay còn gọi là ngủ delta.

Các nghiên cứu cho thấy, tình trạng thức và ngủ diễn ra do sự tương tác phức tạp giữa các mạng lưới thần kinh và liên quan đến nhiều chất dẫn truyền thần kinh, việc chuyển từ trạng thái này sang trạng thái kia được chi phối bởi một cân bằng rất mong manh.

Một số loại thuốc có thể trực tiếp làm thay đổi cân bằng này bằng cách tác động trên các chất dẫn truyền thần kinh đặc hiệu, kết quả là chúng có thể kích thích gây ngủ hoặc gây mất ngủ hoặc tác động gián tiếp gây rối loạn giấc ngủ. Rất nhiều các chất dẫn truyền thần kinh được biết có liên quan với việc thúc đẩy tình trạng thức tỉnh như: acetylcholin, serotonin, noradrenalin, histamin, hypocretin, dopamin và glutamate. Một số loại thuốc có thể gây giảm cảm giác buồn ngủ và tăng sự thức tỉnh thông qua việc kích thích các dẫn truyền thần kinh này.

Nhóm các chất kích thích (methylphenidate, dextroamphetamine)

Các tác nhân này có tác dụng thúc đẩy tình trạng thức tỉnh bằng cách ngăn chặn sự tái hấp thu và tăng giải phóng dopamin, norepinephrin và serotonin ở hệ thống thần kinh trung ương. Dopamin có thể đóng một vai trò quan trọng trong quá trình này do nó làm chậm thời gian đi vào giấc ngủ, giảm tổng thời gian ngủ, giảm giấc ngủ delta và vận mắt nhanh. Tuy nhiên, tác dụng làm tăng sự thức tỉnh của các thuốc này phải đánh đổi bằng những tác dụng phụ nguy hiểm trên hệ tim mạch, bao gồm tăng huyết áp và nhịp tim. Hiện tượng mất ngủ và đôi khi là ảo giác và hoang tưởng cũng đã được ghi nhận. Ngoài ra, tình trạng lạm dụng, quen thuốc và phụ thuộc thuốc cũng thường được ghi nhận với các thuốc này.

Modafinil và armodafinil

Đây là những thuốc mới được Cục Quản lý dược và Thực phẩm Hoa Kỳ cấp phép cho điều trị chứng ngủ rũ và những bệnh nhân bị rối loạn ngủ do thay đổi công việc. Các thuốc này hiện được sử dụng ngày càng tăng do ít tác dụng phụ và nguy cơ lệ thuộc vào thuốc cũng thấp hơn so với nhóm amphetamin. Cơ chế tác dụng chính xác của modafinil và armodafinil chưa hoàn toàn được biết rõ nhưng có thể thông qua tác động trên các chất dẫn truyền dopamin và noradrenergic ở hệ thần kinh trung ương. Một nghiên cứu trên động vật thí nghiệm cho thấy, các thụ thể dopaminergic D1 và D2 có vai trò quan trọng đối với tác dụng gây thức tỉnh của modafinil. Armodafinil là một đồng phân của modafinil nhưng có thời gian bán thải và tác dụng kéo dài hơn. Cả hai thuốc đều được chứng minh là giúp tăng sự thức tỉnh trong chứng ngủ rũ và được dung nạp tốt, đau đầu là tác dụng phụ thường gặp nhất, mất ngủ gặp ở khoảng 5% số bệnh nhân.

Theophylline

Đây là một loại thuốc giãn phế quản thường được sử dụng trong điều trị hen phế quản và bệnh phổi tắc nghẽn mạn tính. Bình thường, nồng độ của adenosine tăng lên trong ngày và có thể tham gia vào áp lực gây ngủ ở cuối ngày. Do đó, theophylline với tác dụng ức chế các thụ thể của adenosine, có thể tạo ra sự tỉnh táo, bồn chồn. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng theophylline vào buổi đêm ở liều điều trị có thể làm chậm đi vào giấc ngủ, tăng số lần thức giấc về đêm và giảm tổng thời gian ngủ khoảng 1 giờ. Dùng vào ban ngày, theophylline cũng làm tăng sự tỉnh táo. Chất lượng giấc ngủ của người bệnh hen thường không được cải thiện trong quá trình điều trị với theophylline khi so với các thuốc điều trị hen khác.

Thuốc chẹn bêta giao cảm

Một số dẫn xuất trong nhóm này có tính thân mỡ cao sẽ dễ dàng xâm nhập vào hệ thần kinh trung ương và gây ra các tác dụng phụ ở hệ thống này. Các nghiên cứu cho thấy, việc dùng một số thuốc chẹn bêta giao cảm như propranolol và pindolol làm tăng tỷ lệ ác mộng, ảo giác và mất ngủ, chuyển sang dùng các dẫn xuất có tính thân nước, ít xâm nhập qua hàng rào máu não, có thể giúp giảm những vấn đề này. Cơ chế gây rối loạn giấc ngủ của các thuốc chẹn bêta giao cảm được cho là do các thuốc này làm giảm giải phóng melatonin ở hệ thần kinh trung ương.

Corticosteroid

Các dẫn xuất corticosteroid như prednisolon, methylprednisolon, dexamethason… khi được sử dụng trên lâm sàng có thể gây ra các tác động trên một loạt hệ thống cơ quan trong cơ thể, trong đó có cả những ảnh hưởng đối với giấc ngủ. Mất ngủ là một tác dụng phụ được ghi nhận khá thường xuyên ở những bệnh nhân dùng nhóm thuốc này. Nghiên cứu trên những người khỏe mạnh cho thấy, dexamethason làm tăng thời gian thức tỉnh sau ngủ và giảm giấc ngủ vận mắt nhanh so với giả dược, thuốc cũng có thể làm tăng sự thức tỉnh vào ban ngày khi được sử dụng vào buổi đêm hôm trước. Ngoài ra, trong một số nghiên cứu, dexamethason còn được nhận thấy có thể gây giảm giấc ngủ delta và ảnh hưởng đến trí nhớ của người sử dụng vì giấc ngủ có vai trò quan trọng trong việc khôi phục và củng cố trí nhớ.