生物時鐘的神經機制與發展
當適宜的外界時間線索存在下，大多數人都是以24小時為週期呈現生理及行為節奏，如此則稱為「準時運轉(entrainment)」；而能調節內在節奏週期的外界刺激稱為「時間線索(德文zeitgeber)」)。對大部份陸居生物體而言，光線是最有效的時間線索，其次是溫度及主要食物出現的時間。而對生活在現代社會環境的人們言，主要是依賴工作、運動、進餐、社交活動等時間表；然而，光線對人類的日夜節奏仍具有顯著的影響力。近年來，不少研究者致力發展利用照光治療日夜節奏相關的異常症狀，或以照光幫助節奏相位的變遷。
目前所知哺乳動物的內建週期控制時鐘及接受時間線索以進行校準的區域皆位於大腦中的上視交叉神經核(suprachiasmatic nucleus, SCN)。在左、右腦各有一上視交叉神經核，此神經核內的神經細胞本身呈現自發性的週期活動。光線經由眼球進入視網膜，視網膜的神經細胞經由稱為「視網膜─下視丘神經索」的神經纖維轉送訊息至上視交叉神經核以做校準。除了透過眼睛，一些鳥類與爬蟲類的松果腺(pineal gland)也具有感光細胞能感受光線訊息。在黑暗中，松果腺製造褪黑激素(melatonin) ；而相較於光線線索，褪黑激素如同黑暗線索可以調節上視交叉神經核甚至是視網膜細胞的週期活動。其他非光線的時間線索則可經由大腦其他部位來轉傳訊息至上視交叉神經核。上視交叉神經核除了接受時間線索的輸入訊號之外，也會輸出訊號到達與生理或行為活動調控有關的其他大腦區段，以呈現體溫、睡眠等日夜節奏。
新生兒在出生後一週內即展現體溫的日夜節奏；而睡眠的日夜節奏則在出生八週後才慢慢呈現。新生兒的睡眠節奏先是呈現自由運轉，隨後和日落時間校準，再隨後才和父母的作息時間校準** 。成年人的體溫、褪黑激素、腎上腺皮脂醇(cortisol)的日夜節奏週期約為24.18小時，且維持至老年期。然而老年人的早睡早起作息習性顯示其節奏相位前移，而前移的原因可能是週期縮短小於24小時；或者不是相位改變，只是因節奏幅度變小（最高活動量與最低活動量的差距變小）影響夜晚長睡品質，致使白天無法維持長醒而需隨時小睡甚至早睡補眠。至於何論點為真，顯然需待進一步的研究結果才能判別。
** McGraw K. et al. The development of circadian rhythm in a human infant. Sleep 1999;22(3):303-10.