Certains mammifères (par exemple les dauphins) dorment avec un hémisphère cérébral. On peut dire qu'une partie de leur cerveau est en sommeil, tandis que le reste du cerveau est actif.
Chez les humains, les théories concernant le sommeil "localisé" dans une certaine partie du cerveau sont encore controversées.
Il faut préciser que pour pouvoir parler de sommeil et de localisation, on doit "descendre" au niveau cellulaire. Des études sur l'activité électrique des neurones ont montré que pendant le sommeil, il y a une synchronisation de l'activité oscillatoire des neurones, c'est-à-dire que tous les neurones s'activent de la même manière et en même temps. Une étude récente a démontré qu'au niveau cérébral local, certains groupes de neurones peuvent être "en sommeil", c'est-à-dire que leur activité électrique est synchronisée.
Pourtant, le sommeil est un état actif, notamment pendant la phase du sommeil nommée "sommeil paradoxal". Pendant la nuit quand nous dormons, notre cerveau se met en sommeil paradoxal environ toutes les 90 minutes: les neurones ont alors une activité rapide, distribuée et désynchronisée comme pendant la veille, mais le tonus musculaire est complètement aboli (on est comme paralysé). Sommeil paradoxal signifie donc forte activité cérébrale mais immobilité physique totale.
La question de savoir s'il est possible d'avoir une seule partie de cerveau endormie en permanence est donc complexe pour deux raisons principales: (1) la physiologie du sommeil n'implique pas toujours une activité du cerveau réduite ou ralentie; (2) pendant le sommeil et l'état de veille normal toutes les régions du cerveau n'ont pas le même degré d'activité à différents moments.
Concernant la deuxième question, il est anormal d'avoir toujours envie de s'endormir alors qu'on devrait être actif. De nombreux facteurs peuvent cependant augmenter "naturellement" l'état de fatigue et la propension à s'endormir. Tout d'abord l'horaire du travail: travailler pendant la nuit ou avoir des horaires de travail prolongés aura un impact sur la régulation du rythme veille-sommeil et sur l'état de somnolence pendant les heures d'éveil. Dormir insuffisamment pendant une nuit ou plusieurs nuits va créer une dette de sommeil qui va créer une hypersomnolence, c'est-à-dire un besoin impératif de s'endormir pour récupérer.
Cependant, lorsque la somnolence est vécue comme handicapente pour la vie de tous les jours, une consultation chez un spécialiste du sommeil est conseillée pour éliminer toute cause pathologique éventuellement à l'origine de cette hypersomnolence.