คลื่นเดลต้าเป็นประเภทของคลื่นสมองที่เห็นในระหว่างการนอนหลับระยะที่สามหรือที่เรียกว่าการนอนหลับคลื่นช้าหรือการนอนหลับลึก ขั้นตอนการนอนหลับนี้เชื่อว่ามีความสำคัญต่อการทำงานของร่างกาย ยกตัวอย่างเช่นการศึกษาแสดงให้เห็นว่าหลังจากการอดนอนผู้คนจะมีประสบการณ์การนอนหลับขั้นตอนที่สามมากขึ้นราวกับว่าสมองของพวกเขากำลังพยายามชดเชยช่วงเวลาที่ถูกกีดกัน ผู้คนก็มักจะสับสนอย่างมากเมื่อพวกเขาตื่นขึ้นมาจากขั้นตอนการนอนหลับนี้แสดงให้เห็นว่าจิตสำนึกนั้นอยู่ห่างไกลจากโลกที่ตื่น
เช่นเดียวกับคลื่นสมองอื่น ๆ คลื่นเดลต้าสามารถระบุได้ในอิเลคโตรโฟนิกส์แกรมซึ่งกิจกรรมไฟฟ้าในสมองจะถูกบันทึกด้วยเซ็นเซอร์บนหนังศีรษะ คลื่นเดลต้ามีลักษณะเป็นแอมพลิจูดสูงและความถี่ต่ำซึ่งดูแตกต่างอย่างชัดเจนจากคลื่นสมองอื่นเช่นคลื่นแกมม่า คลื่นเดลต้ามีแอมพลิจูดหนึ่งถึงสี่เฮิร์ตซ์และความถี่ที่เกิดขึ้นประมาณหกครั้งต่อวินาที
ในคนที่มีสุขภาพดีคลื่นเดลต้าจะไม่ถูกสังเกตในสมองตื่นตัว อย่างไรก็ตามผู้คนที่มึนเมาจากสารบางอย่างหรืออยู่ในภาวะ delerium อาจมีกิจกรรมของคลื่นเดลต้าแม้ว่าพวกเขาจะตื่นขึ้นมาและความเจ็บป่วยทางจิตบางประเภทมีลักษณะโดยการปรากฏตัวของคลื่นเดลต้าในสมองตื่นเช่นกัน ผู้ใหญ่ที่มีภาวะสมองเสื่อมอาจแสดงให้เห็นถึงกิจกรรมของคลื่นเดลต้าในช่วงเวลาตื่นของพวกเขาเช่นกันซึ่งได้แสดงให้เห็นในการศึกษาสมองของบุคคลเหล่านี้
ในขณะนอนหลับกิจกรรมคลื่นเดลต้าเกิดขึ้นในระหว่างการนอนหลับโดยไม่เคลื่อนไหวของดวงตาอย่างรวดเร็ว (REM) ผู้คนพูดกันว่าหลับลึกหรือช้าเมื่ออย่างน้อย 20% ของการทำงานของสมองประกอบด้วยคลื่นเดลต้า ในขณะที่อยู่ในสถานะนี้ระดับการรับรู้ทางประสาทสัมผัสที่จำเป็นต่อการกระตุ้นให้ผู้นอนหลับนั้นสูงมาก การสัมผัสที่เบาหรือเสียงเบา ๆ อาจไม่ประสบความสำเร็จในการทำให้บางคนตื่นขึ้นมาโดยทั่วไปคนที่ต้องการเสียงดังแสงจ้าหรือสัมผัสที่มั่นคงเช่นการเขย่า เมื่อตื่นขึ้นมาผู้นอนมักจะรู้สึกเมาและงุนงง
ผู้ที่ประสบปัญหาการนอนหลับอาจถูกบอกให้เข้าร่วมในการศึกษาเรื่องการนอนซึ่งกิจกรรมสมองและกระบวนการทางสรีรวิทยาอื่น ๆ ในระหว่างการศึกษาผู้ป่วยสวมอุปกรณ์ที่บันทึกกระบวนการทางสรีรวิทยาและส่งผลลัพธ์ไปยังสถานีตรวจสอบ โดยการดูสิ่งต่าง ๆ เช่นการทำงานของสมองอัตราการหายใจและอัตราการเต้นของหัวใจแพทย์สามารถสำรวจสาเหตุที่ผู้ป่วยประสบปัญหาการนอนหลับและให้คำแนะนำเพื่อช่วยให้ผู้ป่วยนอนหลับได้ดีขึ้น
