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高劑量的褪黑激素可以產生顯著的催眠效果。
在聖安東尼奧市布魯克斯空軍基地進行的一項研究中，受試者在前一晚睡飽之後，一早來到睡眠實驗室。
早上9點，每位受試者各服用一顆3種製劑之一的錠劑：安慰劑、10毫克或100毫克的褪黑激素。
隨後受試者可以自由參觀、閱讀或玩電動遊戲。每2小時，他們就要接受一連串測試。
大約到了中午，其中一位服用100毫克褪黑激素的受試者開始玩自己擅長的足球類電動遊戲。在一場勢均力敵的比賽中，他設法讓他的跑衛接近得分線。遺憾的是，就在他的球員快要達陣時，他竟然睡著了。
他的對手欣喜若狂，抓住機會擒抱球員，阻止一個能贏得比賽的達陣。
但不只高劑量，即使只有10毫克這麼少的劑量，也能產生強烈的增進睡眠效果。
一位睡眠研究者講述了某位醫生的經歷。他在週五晚上值夜班，在週六早上回家後，服用了10毫克的褪黑激素，然後上床睡覺。他睡了一整天，醒來吃過晚餐後又回去睡，總共睡了19個小時。
令人驚訝的是，就算不到1毫克的褪黑激素，依然可以增進睡眠。跟我在麻省理工學院共事很久的理查．沃特曼（Richard Wurtman）醫生，在為期10年的一系列研究中證實了這一點。
早期研究通常認為，只有非常高劑量的褪黑激素才能誘發睡眠。因此，在沃特曼最初的其中一項研究中，他讓受試者服用了240毫克的褪黑激素，以現今的標準來看是超高劑量。不出所料，受試者都感到昏昏欲睡和疲倦。
9年後，他的研究團隊使用低了很多的劑量（80、40、20和10毫克）進行類似的實驗。他們發現，所有劑量（即使只有10毫克）都具有強力的催眠效果。
這些結果令他們很想知道，到底劑量小到多少就能讓人昏昏欲睡。在1995年發表的一項研究中，他們讓受試者服用1毫克或0.3毫克的褪黑激素。結果發現，即使劑量這麼低，也能縮短受試者入睡的時間，低劑量就跟高劑量一樣有效。
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