睡眠中の人間の脳は、完全に活動を停止しているわけではありません。特に急速眼球運動を伴うレム睡眠期において、脳は記憶の整理や情動の処理を行い、鮮明な夢を生成しています。通常の夢では、どれほど奇妙な出来事が起きても「おかしい」と疑うことができません。これは、論理的思考や自己批判を司る大脳皮質の前頭前野の機能が強く抑制されているためです。
しかし、ドイツのマックス・プランク研究所をはじめとする睡眠研究チームの脳波・fMRI測定データによると、明晰夢を見ている最中の被験者の脳内では、抑制されているはずの背外側前頭前野（DLPFC）および前頭極に急激な血流増加と40Hz前後のガンマ波活動が確認されています。つまり、身体は深く眠った状態のまま、意識の司令塔である自我機能だけが「部分覚醒」しているハイブリッドな意識状態こそが、明晰夢の正体です。
国際的な睡眠学会のメタアナリシス調査では、一般成人の約55%が生涯に一度以上は自然な明晰夢を体験し、月に複数回以上自発的に見る人は全体の約23%にとどまるという統計が示されています。意図的にこの状態を作り出すことは可能ですが、それには脳の覚醒度合いと睡眠深度の繊細なバランスが求められます。
