На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) спящего человека в фазу медленного сна видны редкие волны большой амплитуды. При этом происходит торможение большинства отделов центральной нервной системы, снижается активность органов, дыхание становится редким, частота сердцебиения и давление снижаются, кожа розовеет.
Медленный сон сменяется фазой быстрого сна. На ЭЭГ появляются быстрые низкоамплитудные волны, похожие на те, которые регистрируются у человека в период бодрствования. Дыхание становится нерегулярным, возрастает давление и частота сердцебиения, сокращается мимическая мускулатура, двигаются пальцы рук. Именно в этот период человек видит сны.