Jedną z najistotniejszych funkcji NA jest rola w regulacji snu i czuwania, W fazie paradoksalnej snu aktywność neuronów NA, szczególnie locus coeruleus, jest wzmożona, podobnie jak w stanie czuwania. Uważa się, że neurony te pełnią rolę w pobudzeniu bioelektrycznym kory (desynchronizacja). Związki farmakologiczne pobudzające neurony bądź receptory (prawdopodobnie w grę wchodzą w tym wypadku receptory 04) noradrenergiczne wywołują obraz desynchronizacji (aktywacji) w eeg (czyli przewagę fal czynnościowych o dużej częstotliwości, 18—32/s i niskiej amplitudzie). Uszkodzenie neuronów NA, szczególnie locus coeruleus, prowadzi do zmian w obrazie eeg, a także (w badaniach na zwierzętach doświadczalnych) — pewnego upośledzenia aktywności ruchowej i nabywania czynności odruchowo-warunkowych. Jest prawdopodobne, że neurony korowe oraz neurony NA w obrębie struktur limbicznych odgrywają istotną rolę w patomechanizmach niektórych chorób psychicznych — zwłaszcza depresji endogennej. Do bardzo ciekawych należy zaliczyć obserwacje doświadczalne wskazujące na silną aktywację neuronów NA (szlaku grzbietowego) w zespole abstynencyjnym morfinowym. Dowodzi to udziału (oprócz innych grup neuronów) tych neuronów w mechanizmach pobudzenia psychoruchowego, charakterystycznego w tej sytuacji. Również w wyniku stresu stwierdza się pobudzenie neuronów NA w niektórych strukturach (podwzgórze).
