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波出现，这个状态会持续1-2分钟。在到达视觉皮层时，波动的振幅最大，是“快速眼动”的原因之一。通过氧和葡萄糖的代谢来衡量REM睡眠期间脑部消耗的能量，会发现它等于或超过清醒时的能量耗耗。与之相比，非睡眠的能耗要低11-40%。
脑化学活动.和慢波睡眠相比，异相睡眠和清醒状态一样都伴随着神经递质乙酰胆碱的大量利用，会导致较快的脑波