Одним з найважливіших досягнень у вивченні механізмів сну і сновидінь за останні роки є відкриття так званої парадоксальної стадії сну, яка вперше була виявлена й описана Клейтманом у співавторстві з Азерінскій (1953, 1955 рр.) І спільно з Дементьєв (1957 р). Детальний опис парадоксального сну дано Клейтманом в його книзі «Сон і неспання» (1963 р). Ця стадія сну досить чітко виявляється на електроенцефалограмі сплячого. Якщо людину розбудити в той момент, коли електрографічні відзначається парадоксальна фаза сну, то він може розповісти зміст сновидінь, які він бачив протягом цієї фази сну. На цій підставі Азерінскій і Клейтман вважають, що сновидіння протікають головним чином під час парадоксальної стадії.
М. і Д. Жуве (1963 р) прийшли до такого ж висновку на підставі своїх спостережень над сплячими, яких будили під час або безпосередньо після парадоксальною стадії сну. Виявилося, що в 65% випадків люди після пробудження могли розповісти про свої сновидіння.
Після ж пробудження осіб, які перебувають в повільній фазі сну, тільки 8% з них могли розповісти про сновидіння. Проте автори проаналізували лише 40 випадків, що є недостатнім для остаточних висновків. Нам видається, що і в період повільної фази сну кількість сновидінь має бути значно більше, так як багато хто бачить сни саме в цій стадії сну.
Які ж особливості парадоксального сну? До відкриття цієї стадії сну вважалося загальновизнаним, що сон супроводжується синхронізацією активності кіркових нейронів, що електроенцефалограма сну складається з повільних рідкісних хвиль великої амплітуди. Неспання ж розглядалося як явище, що супроводжується десинхронізацією активності нервових елементів кори. Електроенцефалограма при бодрственном стані характеризується звичайно швидкими і частими хвилями малої амплітуди.
Багато автори прийшли до висновку, що парадоксальна стадія - це фаза глибокого сну, що характеризується тим, що повільна електрична активність часто поступається місцем швидкої активності, що нагадує реакцію десинхронізації в стані пробудження. У електроенцефалограмі виникають низькоамплітудні, високочастотні коливання. Парадоксальна стадія електрографічні мало чим відрізняється від бодрственного стану, тому вона називається ще стадією активованого сну, швидкого сну, або десинхронизированное сну.
Багато авторів вважають, що саме в цій парадоксальній або десинхронизированное фазі сну відбуваються сновидіння, якими і пояснюють зазначені зміни в ритмі електроенцефалограми. Тому парадоксальний сон називають ще стадією сну зі сновидіннями. Ця стадія сну вивчалася головним чином на людях і на кішках. Результати при цьому виходять дуже подібні.
Зупиняючись на специфічних особливостях парадоксальною стадії сну, автори (Демент, 1958, 1965 рр.- Бергер, 1961 р.- Жуве, 1963, 1965 рр., Та ін.) Насамперед відзначають характерні швидкі рухи очних яблук з частотою приблизно 1 раз в 1 сек. При цьому очна щілина кілька прочинені.
Азерінскій і Клейтман (1955) звернули увагу на швидкі рухи очей під час глибокого сну у дорослих. Вони відзначили також, що на перших стадіях засипання очні яблука обертаються. В циклічно повторюваних фазах неглибокого сну (приблизна тривалість їх 30 хв.) Очі не рухаються, але можна спостерігати швидкі рухи змикання повік (тривалістю близько 1 хв.) - Вони виробляються поодиноко або групами, спалахами з інтервалами в кілька хвилин.
Спостерігалася велика різниця в рухах очей в залежності від того, слідував чи неглибокий сон за глибоким в повторюваних циклах глибокого сну або неглибокий сон слідував за повним пробудженням і передував глибокого сну.
Деякі автори, зокрема Демент і Вольперт (1958 р), висловили гіпотезу, що швидкі рухи очей під час сну обумовлені сновидіннями, при яких очі сплячого розглядають розгортаються картини, події. Бергер і Оллі (1961) наводять докази на користь цієї гіпотези. У трьох осіб (сліпих від народження), які бачили сни, які не супроводжувалися зоровими образами, були відсутні рухи очей.