ความซึมเศร้าอาจจะสัมพันธ์กับความผิดปกติของจังหวะรอบวัน (circadian rhythm)[16]หรือระบบที่เรียกว่า นาฬิกาชีวภาพยกตัวอย่างเช่น ช่วงการนอนที่ตาเคลื่อนไหวอย่างรวดเร็ว (REM Sleep) ซึ่งเป็นระยะการนอนที่ฝัน อาจจะเกิดเร็วและรุนแรงสำหรับคนซึมเศร้า เพราะว่า การนอนในช่วงนี้อาศัยระดับเซโรโทนินที่ลดลงในก้านสมอง (ซึ่งสันนิษฐานว่าคนซึมเศร้ามี)[17]ซึ่งจะเปลี่ยนสภาพเพราะสารประกอบบางอย่าง เช่น ยาแก้ซึมเศร้า ที่เพิ่มระดับเซโรโทนินในโครงสร้างของก้านสมอง[17]โดยทั่วไปแล้ว ระบบสมองแบบเซโรโทนินจะทำงานน้อยที่สุดเมื่อหลับและมากที่สุดเมื่อตื่นการตื่นเป็นระยะเวลานานเนื่องจากภาวะขาดการนอนหลับ[16]จะกระตุ้นให้เซลล์ประสาทแบบเซโรโทนินทำงาน ซึ่งมีผลคล้ายกับผลรักษาของยาแก้ซึมเศร้า เช่นแบบ selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI)ดังนั้น คนซึมเศร้าอาจมีอารมณ์ดีขึ้นหลังจากอดนอนคืนหนึ่งSSRI อาจมีผลรักษาเพราะทำให้มีการสื่อประสาทมากขึ้นในสมองส่วนกลางที่ใช้เซโรโทนิน ซึ่งเป็นระบบเดียวกันที่มีผลต่อวงจรการหลับการตื่น[17]

งานวิจัยเกี่ยวกับผลการบำบัดด้วยแสงต่อ seasonal affective disorder (ความผิดปกติทางอารมณ์ตามฤดู) แสดงว่า การขาดแสงสัมพันธ์กับการทำงานที่น้อยลงในระบบประสาทที่ใช้เซโรโทนินและกับความผิดปกติในวงจรการนอนหลับ โดยเฉพาะที่พบในโรคนอนไม่หลับการให้แสงมีเป้าหมายที่ระบบสมองที่ใช้เซโรโทนินเช่นกัน ดังนั้น จึงเป็นหลักฐานอีกอย่างหนึ่งสำหรับบทบาทสำคัญที่ระบบนี้อาจมีส่วนในโรคซึมเศร้า[18]ทั้งการให้อดนอนและการบำบัดด้วยแสงทั้งสองมีเป้าที่ระบบสื่อประสาทและบริเวณสมองเช่นเดียวกับยาแก้ซึมเศร้า และปัจจุบันทั้งสองใช้เพื่อบำบัดโรคซึมเศร้า[19]การบำบัดด้วยแสง การให้อดนอน และการเปลี่ยนเวลานอน (sleep phase advance therapy) ปัจจุบันใช้รวมกันเพื่อระงับอย่างรวดเร็วซึ่งความซึมเศร้าแบบรุนแรงของคนไข้ที่เข้าโรงพยาบาล[18]