Neurotransmitterid ja uni on omavahel seotud, kuna neurotransmitterid vastutavad suurema osa ajutegevuse moduleerimise eest; unetsükkel ühes bioloogilises nähtuses, mida neurotransmitterite modulatsioon on tõsiselt mõjutanud. Teatud neurotransmitterite vabanemine ja unetsükli funktsioon moodustavad kontiinumi, mille jaoks kõik une etapid, näiteks staadium, mil inimene ei reageeri stiimulitele ja unenägude kogemine, võivad toimuda lõdvalt ettemääratud aja või faasi jooksul. ajutegevus. Mõnda neurotransmitterit, nagu gamma-aminovõihape (GABA), peetakse klassikaliselt und soodustavaks, samas kui teised, nagu norepinefriin (NE), näitavad võimet erutust soodustada. Mõned saatjad, nagu atsetüülkoliin (Ach), mängivad olulist rolli mõlemas teadvusefaasis. Tipptasemel uneuuringud näitavad, et teised neurotransmitterid võivad kogu unefaasi kogemuse jooksul täita varem tundmatuid ja erinevaid funktsioone, nagu Ach.
Eksitatoorsed neurotransmitterid nagu NE, serotoniin (5-HT) ja histamiin vabanevad oma vastavatest neuronitest ärkveloleku ajal. Need neurotransmitterid vabanevad paljudest ajupiirkondadest, nagu locus ceruleus ning tagumine ja eesmine hüpotalamus. Neurotransmitterite roll ja une algatamine algab siis, kui tühistatakse GABA ja teise inhibeeriva neurotransmitteri, galaniini, pärssimine, mis mõlemad vabanevad ventraalsest lateraalsest preoptilisest tuumast (VLPO). Just sel hetkel liigub ajutegevuse moduleerimine tunnetuse ja keskendumise asemel lõõgastumisele ja fookuse kaotamisele. See tempomuutus käivitab teiste und soodustavate kemikaalide, nagu melatoniin, vabanemise käbikehast ja und esile kutsuva metaboolse kõrvalsaaduse adenosiini kogunemise eesajusse.
Need inhibeerivad neurotransmitterid ja VLPO-st saadavad unesignaalid mitmesuguste keemiliste ja hormonaalsete sõnumitoojate kujul kogunevad ja hakkavad kergesti kinnituma mis tahes avatud retseptori kohtades, alustades bioloogilist kaskaadi, mis viib kognitiivse ja kehalise puhkuseni. Adenosiin näib mängivat olulist rolli selles, millal aju tegelikult ühest olekust teise “lülitub”. Nagu mainitud, on kemikaal metaboolse tegevuse loomulik kõrvalsaadus ja seda toodetakse ärkveloleku ajal liikumise, rääkimise ja söömise ajal. Keha väsib, sest ärkveloleku liigutusi sooritades koguneb adenosiin ja hakkab oma und esilekutsuvate omadustega ärkveloleku soove alistama. Inimestel, kes kogemata “noogutavad” või ei suuda ärkvel püsida, on sageli adenosiini üleküllus.
Pärast seda, kui inimene on täielikult lõdvestunud, pidurdavad neurotransmitterid ja unesignaalid ajutegevust jätkuvalt. GABA, galaniini ja teisi lõõgastavaid kemikaale toodetakse pidevalt, et hoida keha ja aju magama. Selle aja jooksul saavad teised ärkveloleku tsükli jooksul kogunenud jääkmaterjalid ajust transportida ja eemaldada, soodustades ärgates värskendus- ja heaolutunnet. Silmade kiiret liikumist ehk REM-i, unefaasi, mille jooksul inimene näeb und, soodustab väikeses koguses ergastavate neurotransmitterite vabanemine. Nende neurotransmitterite tõus ja unesignaalide vähenemine äratab lõpuks inimese ja tsükkel algab uuesti.