La narcolepsia puede estar asociada con daños en la amígdala. Existe una proteína cerebral que disminuye en un gran número la narcolepsia. La proteína que participa se llama hipocretina u orexina. Esto podría explicar por qué narcolepsia se da entre familiares.
El control neural de los estados de sueño normal y la relación con la narcolepsia son sólo parcialmente comprendidos. En los seres humanos, el sueño narcolepsia se caracteriza por una tendencia a ir abruptamente de un estado de vigilia al sueño REM con poca o ninguna intervención del sueño no-REM. Los cambios en el motor y los sistemas propioceptivos durante el sueño REM se han estudiado tanto en modelos humanos como en animales. Durante el funcionamiento normal del sueño REM, el motor de la columna vertebral y el tronco cerebral alfa con la hiperpolarización neuronal produce casi completamente una atonía de los músculos esqueléticos a través de una vía descendente inhibitoria reticuloespinal. La acetilcolina puede ser uno de los neurotransmisores implicados en esta vía. En la narcolepsia, la inhibición se refleja en el sistema motor, lo que se ve en la cataplejía se considera idéntico a lo observado en condiciones normales de sueño REM.
A pesar de la evidencia experimental en la narcolepsia humana que puede haber una base hereditaria en por lo menos algunas formas de la narcolepsia, pero el modo de herencia sigue siendo desconocido.
