醒状态。REM睡眠期间的脑电图常常会显示较快、去同步、低振幅的脑电波（神经振荡），与深度睡眠时的Delta波不同，更类似于清醒状态下的图样。其中一个很重要的成分，是海马回中的。大脑皮质表现出和清醒时类似的40-60 Hz的。在清醒和异相睡眠期间，脑皮质和丘脑的神经元状态都会比深度睡眠期间更加去极化，也就是说更容易被激发。在REM睡眠期间，特别是在清醒梦期间，脑的左右半球之间的联系会更多。进入REM睡眠的过程伴随着，它源于脑干的电活动激发。在深度睡眠向异相睡眠过渡期间，每6秒钟就会有一次群发性的PGO波出