Спонтанные циркаидные ритмы обнаружены едва ли не у каждого вида живых существ. Возможное исключение составляют лишь обитатели океанских глубин и подземных пещер, а также прокариоты. Циркаидные колебания обычно наблюдаются у более высокоорганизованных одноклеточных и в изолированных тканях многоклеточных организмов. И у позвоночных, и у беспозвоночных животных часть нервной системы обычно играет роль циркаидного ритмоводителя для всего организма. Мишель Менакер с сотрудниками показал, что у некоторых птиц эту функцию выполняет эпифиз, ритмично выделяющий в мозге гормон мелатонин. Деятельность эпифиза регулируется светом, проникающим сквозь теменную часть черепа. У воробья даже удаётся сдвинуть фазу циркаидного ритма, пересадив ему эпифиз птицы, живущей в иной временной зоне.
У грызунов эпифиз выделяет мелатонин тоже ритмично, но под контролем двух скоплений нейросекреторных клеток - супрахиазменных ядер, расположенных слева и справа в гипоталамусе, над перекрестием зрительного нерва. Эти парные часы получают информацию о свете и темноте от глаз. Ежедневные порции мелатонина в свою очередь синхронизируют циркаидные колебания. У обезьян подобную роль играют супрахиазменные ядра. Люди - пациенты с травмами в этой области гипоталамуса - страдают расстройством ритма, что позволяет предполагать сходную роль супрахиазменных ядер и у человека. Фазу ритмов этих ядер можно сдвинуть светом через зреение, электрическим раздражителем, инъекцией в мозг аналога нейромедиаторов, вызывающих нормальные разряды нейронов, а также мелатонином.
Секреция эпифизом мелатонина стимулируется психомиметиками - как ЛСД, мескалин, кокаин - и подавляется препаратами для лечения психозов.
Любопытно, что человеку для подавления секреции мелатонина требуется гораздо больше света, чем другим млекопитающим.