Psychological and psychophysiological characteristics
Many psychological assessments show increased levels of depression and anxiety in patients with insomnia, including those with no diagnosable psychiatric illness.49-52 Available lines of evidence suggest that psychopathological findings are not secondary to sleep deprivation but, rather, are a primary characteristic that can have a role in the development of insomnia. Physiological assessment is consistent with a pattern of hyperarousal, which is shown by raised body temperature, heart rate, and electromyographic activity.44,53 24 h metabolic rate is consistently enhanced in primary insomnia, but not in sleep-deprived healthy individuals.44 Investigations of hypothalamic-pituitary-adrenal axis function have shown mixed results, but some findings suggest elevation of urinary free cortisol concentrations, which correlate with wake time.54 Catecholamine metabolites likewise show correlations with measures of sleep disturbance.54 Quantitative electroencephalogram analysis indicates an increase in beta frequencies at sleep onset and during non-REM (rapid eye movement) sleep. This rise in fast frequencies is correlated with, and could partly account for, the discrepancy between subjective reports and objective measures of sleep in insomnia.55,56
Evolution of the disorder
Successful treatment of insomnia is dependent on accurate identification of precipitating causes and perpetuating factors. Most acute or short-term insomnias are related to situational stress, medical or psychological disorders, or circadian issues such as jet lag. In most cases, extensive assessment is not necessary to define the proximate cause. Interventions are mainly oriented to alleviation of the acute stress, patients' education, and short-term treatment strategies emphasising sleep hygiene and, when necessary, hypnotics.


Development of chronic insomnia is a more complex process. Many theoretical models of the development of chronic sleep disturbance have been proposed. The oft-cited multidimensional model of chronic insomnia proposed by Spielman57 focuses on predisposing, precipitating, and perpetuating factors in the long-term evolution of insomnia. Some individuals, perhaps by virtue of psychophysiological traits that might predispose to heightened arousal or reactivity, are more prone to poor sleep than others. Specific Stressors such as a medical event, psychiatric illness, time zone change, or psychological, social, or occupational stress could precipitate onset of a clinical sleep disturbance. As acute aspects of the condition evolve, patients can become increasingly anxious, frustrated, and agitated about their inability to sleep, fuelling progressive cognitive and physiological arousal that, in turn, breeds further sleep disturbance. Maladaptive strategies, such as increasing time in bed awake, result in conditioning of the bed to waking. Sometimes, unrealistic and distorted concerns about daytime consequences of the sleep disturbance contribute to additional tension. As noted, these perpetuating factors, although central in the evolution of primary insomnia, can complicate insomnia precipitated by any cause.
Several models of the evolution of insomnia have been described. All tend to focus particularly on a specific aspect or starting point for the process, although they are probably best viewed as complementary to one another, rather than exclusive. Harvey58 suggests that, in the face of progressive difficulty sleeping (precipitated by any given cause), susceptible individuals are prone to focus excessively and in an exaggerated fashion on potential daytime consequences. The result of this focus is progressive autonomie and emotional arousal that triggers a cascade of problems, which worsen the disturbance. Excessive negatively toned cognitive activity (regarding the sleep deficiency) results in selective attention that serves to reinforce the perceived threats associated with the disorder. Increasing arousal fuels bodily sensations and cognitive alterations that confirm the patient's fears about daytime consequences. Thus, chronic insomnia emanates from a cycle of progressively disturbing and distorted cognitive percepts that reinforce and escalate the sleep disturbance. Espie59 posits that the process of chronic sleep disturbance unfolds as a function of factors that interfere with the automaticity and plasticity of normal homoeostatic and circadian sleep drives. In short, he suggests that, unlike normal sleepers or non-complaining poor sleepers, those with insomnia do not show the requisite ability to accommodate and compensate for normal variability in sleep or daytime function.

 Instead, they identify such changes as a function of a serious and progressive sleep disturbance (loss of plasticity). The normal process of so-called dearousal and sleep onset, which should arise in routine fashion on an established schedule, is disrupted as a result of intrusive and negatively charged cognitions that interfere with the normally automatic process of dearousal.
Other models have focused mainly on disturbance in electroencephalographic patterns (eg, higher frequency at sleep onset) to account for certain aspects of chronic insomnia.60 According to this perspective, higher frequency electroencephalographic activity, which is associated with cognitive hyperarousal and that becomes conditioned to efforts at sleep initiation, results in continued sensory and information processing during the early stages of sleep. As a result, normal anterograde amnesia that accompanies the sleep initiation process does not take place and the patient with insomnia, in effect, fails to disengage from the environment. The model suggests that this occurrence accounts for the discrepancies between objective sleep recordings and subjective reports in this population. Although not stated explicitly in the theory, one would assume that such misjudgments about sleep-wake state would give rise to increasing focus on the disturbance and its perceived consequences.
In summary, although the pathophysiology of insomnia is not altogether clear, there seems little doubt that a self-sustaining cycle of misperception, apprehension about sleeplessness and its consequences, an exaggerated focus on sleep, and the concomitant physiological and cognitive processes accompanying these conditions are key components in the evolution and maintenance of many forms of the long-term condition.
Specific precipitating factors in chronic insomnia include: psychiatric disorders; substance abuse; sleep-wake schedule disorders; medical or neurological conditions; specific physiological sleep disorders (eg, apnoea, periodic limb movement); and primary insomnia. Although these discrete diagnostic categories are helpful to identify potential causes, we should also recognise that insomnia is typically a complex condition with many contributing factors.


Psychiatric disorders, particularly depression, account for up to 40% of cases of chronic insomnia encountered in sleep centres.61 Mood disorders can be comorbid with medical conditions, substance abuse, or other sleep disorders. Insomnia complaints most often focus on sleep continuity disturbances and early awakening. Clinicians should recognise that depressed patients may focus on sleep complaints to the exclusion of mood disorder symptoms. Therefore, a high index of suspicion for underlying depression is necessary. Initial treatment is focused on pharmacological management with antidepressants, alone or in combination with hypnotic drugs.
Substances that have been implicated in precipitating or perpetuating sleep disturbance include methylxanthines (caffeine and theophylline compounds) and other stimulants, steroids, certain antihypertensive drugs, and antidepressants such as bupropion. However, few, if any, systematic controlled studies of the role of these substances in chronic insomnia have been undertaken.
Insomnia related to shift work is common in industrialised nations.62 Delayed sleep phase is most typical in adolescents and young adults, typically presenting as an inability to fall asleep until a very late hour, accompanied by difficulty arising at conventional times in the morning.63 Advanced sleep phase syndrome is most usually reported in older individuals and can manifest as early awakening. Blind people with non-24 h circadian rhythms normally cycle in and out of periods of poor sleep because their circadian phase fluctuates in and out of synchrony with the normal day-night cycle.64,65 Behavioural adjustments, light therapy, and melatonin are somewhat effective for insomnia associated with certain sleep-wake schedule disorders, although such treatments probably need the management skills of a sleep medicine specialist.66-71


Sleep disturbance accompanies many acute and chronic illnesses and is usually the result of multiple effects, including direct physiological disruption of sleep-wake mechanisms, pain, drug effects, or depression and anxiety in reaction to the illness. Chronic insomnia has been characterised in patients with pain,72-74 cancer,75,76 HIV/AIDS,77,78 chronic lung disease,79-81 musculoskeletal disorders,82 and degenerative brain diseases,83 among others. Insomnia and related disturbances of sleep-wake schedule in patients with Alzheimer's disease and other degenerative disorders are important causes of institutionalisation in this population. Treatment of insomnia associated with these disorders is typically multifactorial and should include not only attention to the primary medical problem but also associated factors such as anxiety, pain, and other somatic complications that might interfere with sleep.
Fatal familial insomnia is a prion disease associated with prominent degeneration of the anterior and dorsomedial nuclei of the thalamus. It is a rare autosomal dominant disorder in which severe insomnia is an early complication. The disorder is associated with a mutation at codon 178 of the prion protein gene. The disturbance rapidly progresses to complete sleeplessness, with associated oneiric behaviour, autonomic instability, stupor, coma and death, typically within 6 months to 2 years.84-86
Obstructive sleep apnoea is most usually associated with complaints of excessive sleepiness. However, frequent awakenings due to respiratory disturbance, nocturia, or bed partner-induced arousal might give rise to an insomnia complaint.87 Central sleep apnoea has been more closely linked to insomnia symptoms, but is substantially less common than obstructive apnoea. Primary treatment should begin with appropriate therapies for the breathing abnormalities, such as nasal continuous positive airway pressure for obstructive apnoea. Likewise, periodic limb movement disorder can be associated with both daytime sleepiness and night-time sleep disruption, although some data have cast doubt on the association between this disorder and insomnia complaints.88,89 Restless legs syndrome, often associated with periodic limb movement, is a waking dysesthesia that can result in inability to initiate sleep or return to sleep after awakening.90,91 Currently, dopaminergic drugs such as pramipexole or levodopa are most usually prescribed by sleep specialists, although other options include gabapentin, opiates, and clonazepam.92


Primary (psychophysiological) insomnia accounts for 12-15% of patients with chronic insomnia.2 Although psychophysiological insomnia is identified as a disorder in its own right, clinicians must recognise that the pathophysiological mechanisms and characteristics that define this disorder are generally seen as complications of other suspected causes of insomnia. The essential features are conditioned arousal in response to efforts to sleep and negative expectations about sleep.1,93 Patients usually become anxious and agitated in the sleep environment because they experience an increasing sense of pressure to go to sleep. Other characteristics include sleeping better when not trying to sleep (eg, watching television) or improved sleep away from the patient's own bedroom. Overestimation of time to fall asleep or time awake during the night and underestimation of total sleep time are commonplace, although the precise explanation for this occurrence is unclear. Cognitive distortions (eg, "If I don't sleep 8 h I will be unable to function") or rumination about inability to sleep and daytime consequences, sometimes perceived in catastrophic terms, further complicate the presentation. See above discussion on Evolution of the disorder for additional detail.