Với loài người và các động vật có vú trên cạn khác, giấc ngủ là trạng thái vô thức một phần hoặc toàn phần, trong đó các hoạt động cơ chủ động (được điều khiển có ý thức) tạm ngừng cũng như các giác quan như thị giác và khứu giác được nghỉ ngơi.

Nhưng với những động vật có vú sống dưới biển như cá heo hay cá voi, giấc ngủ của chúng rất khác biệt. Thay vì ngủ theo cách bình thường, những loài vật này có một dạng giấc ngủ gọi là "giấc ngủ nửa bán cầu não sóng chậm."

Còn được gọi là giấc ngủ sâu, cách ngủ này được cho là giúp não bộ tổng hợp các ký ức mới và hồi phục sau các hoạt động trong ngày.

Đến thời gian nghỉ ngơi, một bên bán cầu não của cá heo sẽ tạm dừng hoạt động, và cá heo sẽ nhắm một bên mắt đối diện (ví dụ bán cầu não trái tạm dừng hoạt động thì mắt phải sẽ nhắm và ngược lại). Bán cầu não còn lại sẽ giám sát những gì đang diễn ra xung quanh cũng như điều khiển khả năng hít thở.

Đôi lúc, cá heo sẽ nằm im ở vùng mặt nước trong khi ngủ hoặc bơi chậm lại. Các nhà khoa học cũng đã ghi nhận được trường hợp những con cá heo được nuôi trong bể ngủ ở dưới đáy bể và thỉnh thoảng lại ngoi lên hít thở không khí.

Theo một bài viết năm 2008 trên nhật báo Khoa học thần kinh và Hành vi sinh vật, trong 24 giờ, mỗi bên bán cầu não của cá heo có bốn tiếng ngủ sâu. Cá heo cũng có giai đoạn giấc ngủ REM, trong đó mắt hoạt động rất nhanh. Giai đoạn này của giấc ngủ thường diễn ra ở người.

Có ba lý do chính khiến cá heo tiến hóa kiểu giấc ngủ này. Thứ nhất, cá heo có xu hướng dễ bị chìm nếu không để một bên bán cầu não hoạt động, bởi sự hít thở của chúng luôn phải được kiểm soát một cách có ý thức.

Thứ hai, giấc ngủ của một bên bán cầu với sóng não chậm cho phép cá heo luôn cảnh giác được với các nguy hiểm trong khi đang nghỉ ngơi.

Thứ ba, kiểu giấc ngủ này giúp cá heo duy trì các hoạt động sinh lý như cử động cơ giúp duy trì nhiệt độ cơ thể trong nước biển giá lạnh.