Você já deve ter percebido alguém movimentar rapidamente os olhos enquanto esta pessoa estava dormindo. Este processo é chamado "sono do movimento rápido dos olhos", ou, no termo em inglês, sono REM (rapid eyes movement), um período mentalmente ativo durante o qual os sonhos ocorrem. Várias vezes durante a noite, enquanto dorme, você entra no sono REM.

Durante este estágio de sono, os pesquisadores acordaram os sujeitos voluntários à pesquisa e observaram que eles podiam se lembrar dos sonhos, enquanto que nos outros estágios do sono (convencionalmente chamado não REM), os sujeitos não se lembravam se haviam sonhado ou não.

Os movimentos dos olhos geralmente são apresentados na forma horizontal e parece que que esses movimentos representam um laborioso esquadrinhar da cena da ação do sonho. Em ocasiões raras, pesquisadores observaram que os movimentos oculares rápidos são verticais, e nesta situação, quando as pessoas eram acordadas, elas relataram sonhos que envolviam movimentos de objetos ou de pessoas para cima ou para baixo (Macaugh). Quando o registro não mostrava nenhum movimento ocular rápido e o EEG indicava sonho, os sujeitos relataram que estavam observando algum ponto distante em seus sonhos. Assim, parece que a direção de movimentos oculares correspondem ao que o sonhador está olhando ou seguindo com seus olhos.

No sono REM, o indivíduo parece estar mais acordado do que sonolento, o corpo, (exceto os músculos dos olhos), está imobilizado. O resto do tempo que você gasta é no chamado sono não-REM (ou NREM sleep), no qual o cérebro geralmente não gera sonhos. O sono NREM parece ser designado para repousar.

Mas é importante mencionar que sono REM e sonhos não são sinônimos. Alguns sonhos - embora raros - podem ocorrer fora do sono REM, e o sono REM tem algumas características peculiares que nao estão relacionadas com os sonhos.