Nel ponte di Varolio si trovano gruppi di neuroni, denominati nuclei, coinvolti nella regolazione del ritmo sonno-veglia. Questi secernono neurotrasmettitori che influenzano l'attività dei neuroni della corteccia cerebrale. In particolare, sembra che la serotonina, elaborata a livello dei cosiddetti nuclei del rafe, induca l'insorgenza del sonno e delle sue quattro fasi normali: infatti, l'inattivazione sperimentale di tali neuroni causa insonnia. Il nucleo ceruleo produce invece noradrenalina, che si pensa sia coinvolta nel controllo del sonno REM o paradosso. Non è ancora stato chiarito il ruolo della dopamina, secreta a livello dei nuclei della substantia nigra, facenti parte della formazione reticolare: i neuroni attivati da tale neurotrasmettitore sembrano mantenere la stessa funzionalità durante tutte le fasi del sonno.