O bocejo pode ser observado em todas as cinco classes de vertebrados, o que sugere que deva existir uma função adaptativa para esse fenômeno. Uma das formas de explicar o bocejo e seu caráter contagiante é a sua utilidade do ponto de vista social, com o potencial de sincronizar o conhecimento de um mau estado da mente ou do corpo num grupo de pessoas.
Apesar da existência de inúmeras outras teorias que tentam explicar a razão biológica do bocejo, pouquíssimos estudos experimentais foram realizados para avançar esse conhecimento. Recentemente, uma pesquisa publicada pelo periódico Frontiers in Evolutionary Neuroscience apontou que o bocejo é mais freqüente em épocas do ano em que a temperatura do ambiente é menor que a do corpo, sugerindo que ele serve literalmente para esfriar a cabeça. A temperatura habitual do cérebro é de 37º C com flutuações de 0.5º C.
Os pesquisadores avaliaram a freqüência de bocejo de 160 americanos do Arizona ao serem apresentados a imagens de gente bocejando, já que o bocejo tem o seu componente contagioso. Os resultados mostraram que no inverno as pessoas bocejam mais e isso é independente de outros fatores como umidade e tempo de sono na noite anterior. Quase metade dos voluntários do estudo bocejou durante o teste no inverno (temperatura média: 22º C) enquanto no verão (temperatura média: 37º C) a freqüência foi de apenas um quarto. Além disso, no verão, a freqüência de bocejo foi menor à medida que se ficava mais tempo em ambiente externo. Esse efeito da temperatura ambiente já havia sido demonstrado entre pássaros e macacos.
Um dos pesquisadores da atual pesquisa já havia publicado em 2010 resultados revelando que o bocejo e o espreguiçar de um ratinho são desencadeados por aumento na temperatura do cérebro que por sua vez diminui logo após a realização de cada um dessas duas ações. O efeito de resfriamento do bocejo seria o resultado de uma maior troca de calor com o ambiente através das vias aéreas e até mesmo pelo ato de se espreguiçar. Essa troca de calor também é favorecida pela abertura da mandíbula e o conseqüente aumento do fluxo sanguíneo cerebral. Esses resultados apóiam a idéia de que uma disfunção da regulação térmica do corpo represente a principal explicação para os bocejos excessivos que podem acompanhar alguns transtornos neurológicos como a esclerose múltilpa.
Há evidências também que o bocejo facilita a ativação do córtex cerebral em situações de transição de estado, como por exemplo, do sono para a vigília. Em animais, já foi demonstrado que o bocejo ocorre com maior freqüência na antecipação de eventos estressantes e em mudanças súbitas de um estado de alto grau de atividade para a calmaria. Entretanto, o mais provável é que o resfriamento cerebral seja a forma pela qual o bocejo colabore para a modulação cerebral nessas situações.