Badacze obserwują zwierzęta wykazujące jednopółkulowy sen wolnofalowy w celu ustalenia, czy sen rzeczywiście musi być niezbędny; inaczej gatunki wykazujące USWS wyeliminowały by to zjawisko na drodze ewolucji.
Fizjologia thumb|300px|Polisomnogram ukazujący sen wolnofalowy.Wysoką amplitudę zaznaczono na czerwono
Sen wolnofalowy (ang. slow-wave sleep, SWS), znany także jako faza 3. snu, charakteryzuje się brakiem ruchu i trudnością w przebudzeniu. Jeśli dotyczy on obu półkul mózgowia, określa się go jako dwupółkulowy sen wolnofalowy (ang. bihemisphereic slow-wave sleep, BSWS). Występuje on często, wśród większości zwierząt. Sen wolnofalowy różni się od snu REM (ang. rapid eye movement sleep REM), który zawsze pojawia się jednocześnie w obu półkulach. U większości zwierząt sen wolnofalowy charakteryzuje się wysoką amplitudą i niską częstotliwością fal w EEG. Określa się go mianem snu głębokiego, mówi się o desynchronizacji mózgu.