Los sueños ocurren principalmente en el movimiento ocular rápido (REM) ciclos, pero pueden ocurrir en otras fases del sueño también. Hay varias teorías sobre el fin de los sueños, pero nadie sabe a ciencia cierta por qué los humanos sueño. Sin embargo, el proceso físico de los sueños es observable. En un esfuerzo por comprender sueño, los investigadores han realizado una tomografía por emisión de positrones (PET) para observar la función cerebral en sujetos soñando. Pons

La protuberancia es un área del tronco cerebral que paraliza los músculos esqueléticos durante el sueño REM. Esto permite que el cerebro para tener experiencias realistas sueño sin actuar a cabo en el mundo físico. A causa de la protuberancia, el sonambulismo se produce sólo en las fases de sueño no-REM.
Áreas sensoriales

Después de la protuberancia paraliza el soñador, la actividad sueño comienza en los cuerpos articulados laterales y la corteza occipital, que están implicados en la visión. Las personas ciegas que nacieron ciegos o perdieron la vista desde muy temprano no tienen sueños visuales, mientras que el ciego que perdió la vista en el futuro mantener sueños visuales. Esto sugiere que el componente visual de los sueños está vinculada a la memoria visual.

Actividad occipital de la corteza no es tan alta durante el sueño, ya que es durante las horas de vigilia. Sin embargo, las regiones adyacentes del cerebro que procesan las señales visuales, muestran un alto nivel de actividad. En 2004, una víctima de accidente cerebrovascular pierde la capacidad de soñar después de que sufrió daños en las áreas de su cerebro que manejan el procesamiento de señales, caras y otras señales visuales, lo que sugiere que estas áreas son vitales para el proceso general de soñar.

Después se activa la corteza occipital, otras áreas del cerebro, incluyendo la corteza cerebral y el tálamo, comienzan a mostrar actividad. Esta es la etapa del sueño que comienza a incorporar el movimiento y el sentido del oído y el tacto. Las áreas del cerebro que responden al olor y el sabor no se activan durante el sueño, y estas sensaciones raras veces aparecen en los sueños.
Límbico Sistema

límbico sistema es el centro de las emociones en el cerebro, y es muy activa durante el sueño. Esto significa que cuando usted se siente una emoción mientras sueña, sus procesos cerebrales que la emoción de la misma manera que lo haría si estuviera despierto. No está claro si los sueños son a menudo altamente emocional a causa de la actividad en esta área, o de la actividad se debe al contenido de los sueños, que tiene otra fuente.
Corteza prefrontal

Las exposiciones corteza prefrontal disminución de la actividad durante los sueños. Su falta de actividad facilita el sueño tal como lo conocemos. La corteza prefrontal es la región de muchas funciones superiores, incluyendo la lógica y la planificación. En sueños, mantiene silencio sobre giros argumentales absurdos que llamaría la atención en la vida de vigilia. En cambio, permite al soñador para participar en el sueño sin tener que preocuparse acerca de lo que sucederá después.