Al cambio cíclico ambiental que es capaz de sincronizar un ritmo endógeno se le denomina "zeitgeber" (que significa "dador de tiempo") (Halberg, 1977). La sincronización es la capacidad de los ritmos biológicos para ajustar su período endógeno con el del sincronizador, de manera que t =T. Como consecuencia de la sincronización se establece y mantiene una relación de fase estable entre el sincronizador y el ritmo endógeno y se asegura la correspondencia del tiempo biológico con el geológico (Aguilar-Roblero, 1993). El sincronizador más común y efectivo es la luz, aunque también funcionan como sincronizadores la temperatura, la disponibilidad de alimento y las interacciones sociales.

Puede definirse al reloj biológico como un sistema orgánico capaz de generar un orden temporal en las actividades del organismo, oscila con un período regular y usa las oscilaciones como referencia temporal interna (Pittendrigh y Daan, 1976, Aschoff, 1981, Halberg et al., 1977; Granados et al, 1995). Este concepto engloba dos tipos diferentes de osciladores, aquellos identificables como unidades físicas y diferenciables del resto del organismo, y aquellos que emergen como una propiedad resultante de la interacción de elementos interconectados en asas de retroalimentación. La interacción de ambos sistemas oscilatorios resulta en la adaptación de los organismos a las presiones ambientales cíclicas a su nicho temporal. Otras funciones del reloj consisten en sincronizarse con los ciclos ambientales, transmitir esta información a sistemas efectores que expresan la ritmicidad y que haya un acoplamiento entre los osciladores del organismo para lograr un funcionamiento coordinado (Granados et al, 1995).

Entre las herramientas que permiten una aproximación a las propiedades del reloj sin tener que alterar la integridad de los organismos se encuentran los protocolos de las curvas de respuesta de fase. Estas se construyen a partir de la aplicación de pulsos de luz a diferente hora circadiana (medida conforme a la oscilación del ritmo endógeno, una hora circadiana corresponde a t/T). Los pulsos de luz aplicado cerca del inicio de la noche subjetiva de un animal (fase de inicio de actividad en un animal nocturno o inicio de reposo en un animal diurno) provocan retrasos en la fase, mientras que los aplicados al final de la noche subjetiva producen adelantos de fase. Los pulsos presentados durante el día subjetivo tienen poco o ningún efecto (Pittendrigh y Daan, 1976). Este protocolo así como otros que localizan y mantienen in vitro las posibles estructuras generadoras de los ritmos han permitido obtener conocimientos acerca de los marcapasos (osciladores primarios) así como de las vías de salida y entradas hacia los marcapasos.