私たちが鮮明な夢を記憶している時間帯の多くは、眼球が高速で動くレム睡眠の最中である。脳科学や精神医学の研究において、この時間帯の脳活動は覚醒時と変わらないほどアクティブであることが分かっている。
睡眠中、脳の海馬と前頭前皮質は日中の体験や感情の記憶を分類・定着させる作業を行っている。しかし、レム睡眠の割合が不自然に増大したり、眠りが浅くてレム睡眠中に頻繁に目が覚めたりすると、記憶の断片が意識に浮上し、ハッキリとした夢として残ってしまう。つまり、夢を記憶していること自体が、途切れ途切れの浅い睡眠状態を証明するサインなのだ。