和PGO波、快速眼动以及唿吸的颤动或迅速改变同步。阴茎的勃起（称作夜间阴茎勃起，简称NPT）通常会在人和鼠的REM睡眠阶段出现。如果男性在清醒时有勃起功能障碍（ED），但是在REM睡眠期间出现了NPT，则说明他的ED是心理而非生理原因。对于女性来说，阴蒂的勃起（夜间阴蒂勃起，简称NCT）导致阴蒂增大，伴随着阴道充血和分泌液体。通常在一夜的睡眠中，阴茎或者阴蒂勃起的时间在1小时到3.5小时之间。在REM睡眠期间体温调节变得紊乱，所以机体对于超出它们的热中性区（英语：Thermal neutral zo