Den nevrologiske mekanismen bak unihemisfærisk søvn er fortsatt uklar. I eksperimenter med katter har man ved kirurgi ødelagt forbindelsen mellom de høyre og venstre delene av hjernestammen; dette resulterte i at de to hjernehalvdelene kunne sove uavhengig av hverandre. Disse kattene kunne ha den ene hjernehalvdelen i NREM-søvn mens den andre enten var våken eller sov REM-søvn. Observasjonene viste imidlertid aldri at kattene sov REM-søvn med kun halve hjernen mens den andre halvdelen var våken. Det er også verdt å merke seg at denne situasjonen ikke observeres naturlig hos katter i deres naturlige omgivelser.