睡眠很重要，但是为什么一定要睡觉？在前面的文章中，我们回溯了睡眠与神经系统的关系，并分析了动物神经系统的出现和演化历程以及其工作原理。那么最核心的问题来了：为什么神经系统需要睡眠？这对生物有什么好处呢？有科学家曾经做过实验，将发育16-18天的小鼠胚胎的脑取出，提取其中的神经细胞，并在体外培养，同时用电极阵列监测每个神经细胞的电活动，发现这些神经细胞各自发出电脉冲，彼此没有关系。
但是随着时间的进行，神经细胞的电活动逐渐变得同步，到培养的第10天时变得完全同步，即使相距很远的神经细胞也以同一步调发出电脉冲，整体电活动呈现高幅低频的电波，频率在0.07-0.2 Hz，非常类似动物在NREM睡眠期的慢波，说明在没有外来刺激的情况下这些神经细胞会自动进入睡眠状态。
神经细胞睡眠可能有三大原因：一是清醒状态时消耗的资源不能一直得到充分供应，因此需要睡眠来补充；二是清醒状况下产生的废物不能被及时清除，睡眠就是清除废物的时间；三是在清醒状态下的工作会造成神经细胞本身的损伤和改变，如果不经过睡眠来加以调节和修复其就不能继续工作。这三种过程，补充物资、清除废物、修复和调整系统，只要有一个出问题，神经细胞（乃至神经系统）的工作都不能持续。
能量供应神经活动是通过神经细胞不断发出电脉冲来进行的，而电脉冲的传播需要膜电位的连续翻转，相当于是让细胞膜频繁地“放电”（膜电位消失甚至倒转）和再“充电”（重建膜电位）。由于电脉冲的强度相同，电脉冲传递的信息就由脉冲的频率来表示，越强的信号，电脉冲的频率越高，每个神经细胞每秒钟可以发出数百个电脉冲。这种高频率的放电和充电会消耗大量能量，这从只占体重2%的大脑消耗人体总消耗能量的20%就能够看出来。
人类的大脑只要缺氧几分钟就能够造成不可逆的损害，也说明神经系统对能量有非常高的需求。
清醒状态下的神经活动会产生大量的废物，包括小分子神经递质的降解产物，磷脂中脂肪酸被氧化形成的溶血磷脂，以及已经变性和部分降解的蛋白质。这些废物如果不及时清除，也会对神经系统造成损害。前类淀粉蛋白质（Amyloid precursor protein, APP）就是这样一种蛋白质，从线虫、果蝇到哺乳动物中都存在。
它与突触形成、轴突中货物运输等功能有关。但是在神经活动中，这个蛋白中36-43个氨基酸长的一部分会被切下来，形成β淀粉样蛋白（amyloid protein-beta，Aβ），因其早期的染色技术误认为淀粉而得名。Aβ被认为是有生理功能的，但同时又具有朊病毒（prion）的性质，即形成错误的折叠结构后，又能够诱使其他Aβ蛋白变为同样的错误结构，最后在脑中形成不溶性的斑块。
这种斑块对神经细胞具有毒性，被认为是引起阿尔兹海默症（Alzheimer’s desease）的原因。一个晚上的睡眠缺失就会使脑中Aβ的量增加，说明Aβ的形成与神经系统的持续活动有关。