چرخهی مغز در 5 فاز متمایز در طی خواب عبارت است از : مرحلهی 1، 2، 3، 4 و حرکت سریع چشم ( rapid eye movement – REM) در خواب . REM sleep ، 25درصد از چرخهی خواب شما را تشکیل می دهد و اولین بار در 70 تا 90 دقیقه پس از اینکه به خواب رفتید ، اتفاق می افتد. از آنجاییکه چرخهی خواب تکرار می شود ، شما در طول شب چندین بار REM sleep را تجربه میکنید.
در طول sleep REM ، مغز و بدن شما پرانرژی شده و شما شروع به رویا دیدن می کنید . اگرچه مکانیزم اصلی REM sleep به خوبی درک نشده است ولی به نظر می رسد که REM در فرآیند ذخیره سازی خاطرهها ، یادگیری و تعادلسازی حالت شما نقش دارد .
REM sleep در پاسخ به سیگنالهایی که به مناطق مختلف مغز ارسال و یا از آنها دریافت میگردد ، آغاز میشود. سیگنالها به غشائی از مغز ارسال میشوند که مسئول یادگیری ، تفکر و سازماندهی اطلاعات می باشد . سیگنالها به نخاع نیز ارسال می شوند تا حرکت را متوقف کرده و ایجاد ناتوانی موقت در ماهیچههای (فلج) دستها و پاها نمایند. اختلال غیرطبیعی در این نوع فلج موقت میتواند باعث حرکت فرد در خواب شود. این نوع حرکت در خواب میتواند به فرد آسیب برساند ، مثلا وقتیکه فرد به سمت مبلمان خانه میدود ، در حالیکه خواب میبیند که توپی را میخواهد بگیرد ، ( بسیاری از ما این نوع حرکت را در حد خفیف تجربه کرده ایم ، وقیتکه خواب دیدهایم که از جایی در حال افتادن هستیم و ناگهان بدنمان در خواب تکان میخورد ).
REM sleep مناطقی از مغز را که برای یادگیری استفاده می شوند ، تحریک میکند. مطالعات نشان میدهد که وقتی فرد از REM sleep محروم میشود، نمیتواند به یاد بیاورد که قبل از خواب چه چیزی آموخته است . فقدان REM sleep مرتبط با شرایط سلامت بدن نیز میباشد که از آن جمله میتوان به میگرنها اشاره کرد .
دلیل خواب دیدن در مرحلهی REM sleep کشف نشده است. درحالیکه برخی از سیگنالهایی که در حین خواب به غشای مغزی ارسال می شوند برای یادگیری و حافظه مهم هستند ، برخی سیگنالها به نظر میرسند که تصادفی باشند . این سیگنالهای تصادفی هستند که ممکن است اساس داستانی را شکل دهند که غشای مغز سعی میکند آنرا تفسیر کرده یا معنی آنرا در خواب درک نماید.