Существует три модели функционирования циркадианной временной организации:
1-я модель: Моноосцилляторная иерархическая. Суть её: один центральный циркадный осциллятор (пейсмекер) регулирует на ритмы внешней среды и задает по нервно-гуморальным путям регуляции ритмы другим органам и системам органов.
Центральный циркадианный осциллятор у млекопитающих – это супрахиазменные ядра гипоталамуса. У птиц такой осциллятор – эпифиз (шишковидное тело, рудимент третьего глаза).
2-ая модель: Мультиосцилляторная иерархическая (много осцилляторов).
Согласно этой модели, наряду с центральным осциллятором (в головном мозге), имеются периферические автономные осцилляторы в нервных центрах, ганглиях, железах внутренней секреции, а также в органах и клетках, управляемых сверху-вниз без обратимой связи с внешней средой.
3-я модель: Мультиосцилляторная неиерархическая. Существует несколько групп автономных осцилляторов, связанных между собой. В каждой группе имеется свой центральный водитель ритмов (пейсмекер), связанный с ритмами внешней среды и синхронизирующий колебания внутри своей подсистемы по принципу прямых и обратных связей.
Большинство ученых считает, что, несмотря на наличие автономных осцилляторов (органных), видимо, существует центральный осциллятор, которым у млекопитающих и человека являются супрахиазменные ядра гипоталамуса и эпифиз. Функция последнего во многом определяется супрахиазменными ядрами, так как через эти ядра эпифиз получает главную информацию о состоянии внешней среды.