Cuando los pioneros en la investigación científica del sueño comenzaron a utilizar la electroencefalografía (EEG) para medir la actividad eléctrica del cerebro, observaron que durante las primeras fases del sueño las ondas EEG de bajo voltaje y alta frecuencia características de la vigilia tendían a sincronizarse, a tener un mayor voltaje y una menor frecuencia. Así, como cabía esperar, a medida que la persona dormía las ondas tenían una mayor amplitud y eran más lentas. Pero transcurridos unos 90 minutos desde el inicio del sueño, y aunque el sujeto seguía dormido y se hallaba especialmente inerte por lo que se refiere al movimiento corporal, las ondas EEG se desincronizaban y comenzaba un periodo dominado por ondas rápidas y de bajo voltaje similares a las de una persona despierta. Una vez terminado este episodio, el ciclo volvía a empezar, repitiéndose varias veces a lo largo de la noche. En 1953, Nathaniel Kleitman y su alumno en la Universidad de Chicago Eugene Aserinsky, descubrieron que durante estos periodos los ojos se movían rápidamente bajo los párpados cerrados de los sujetos que dormían, por lo que llamaron a esta fase del sueño el sueño de los movimientos oculares rápidos o REM (por Rapid Eye Movement). El resto de las fases del sueño en su conjunto podrían denominarse sueño no-REM (NREM), aunque la práctica común es referirse a ellas como sueño de ondas lentas.
Además de desincronizarse las ondas EEG y de aparecer los movimientos rápidos de los ojos, durante el sueño REM se produce una actividad fisiológica similar en ciertos aspectos a la de la vigilia (por lo que también se le conoce como sueño paradójico) y bastante diferente a la de las otras fases del sueño. En muchas estructuras cerebrales se incrementa la actividad (consumo de oxígeno, flujo sanguíneo, disparo neuronal, etc.) hasta alcanzar niveles de vigilia. La presión sanguínea aumenta, el ritmo cardiaco se acelera y la respiración se hace más frecuente. Al mismo tiempo se produce una pérdida del tono muscular, quedando los músculos voluntarios del cuerpo profundamente paralizados, funcionando solamente los músculos involuntarios como los del corazón. Asimismo, los músculos de las extremidades se contraen ocasionalmente y los genitales se congestionan y excitan con regularidad.
Esta actividad fisiológica, que con la excepción de la atonía muscular sugiere la presencia de emociones, ha provocado que desde un principio se haya relacionado el sueño REM con los sueños. Utilizando la técnica, poco sofisticada pero efectiva, de despertar a los sujetos y preguntarles que han soñado, los investigadores han descubierto que la capacidad de recordar los sueños, así como el contenido de los mismos, varía en función de la fase en que la persona es despertada. Si el despertar se produce durante la fase REM, más del 80% de los sujetos son capaces de recordar lo que han soñado, informando de sueños que suelen ser de naturaleza narrativa y secuencial, y que presentan cualidades visuales intensas y a menudo emocionales. Sin embargo, cuando son despertadas durante el sueño de ondas lentas, el porcentaje de recuerdo es inferior al 10% y los sueños tienden a ser más estáticos y fragmentados, menos intensos y emocionales, y más relacionados con experiencias cotidianas.
El porcentaje de sueño REM del total varía durante el desarrollo. De las 16 horas diarias que duerme un recién nacido, aproximadamente el 50% corresponden al sueño REM, bajando este porcentaje hasta aproximadamente el 25-30% del tiempo de sueño a los seis meses de edad y a un 20% de un promedio de 12 horas de sueño a los tres años. Hacia los 14 años aparece el patrón de sueño adulto, en el que el sueño REM es aproximadamente el 20% de ocho horas de sueño, manteniéndose hasta el envejecimiento, momento en el que se produce una disminución gradual tanto en el sueño total como en el sueño REM. Pero la duración de esta fase del sueño también parece estar relacionada con otros factores. Por ejemplo, se ha observado que aumenta tras una lesión cerebral o tras periodos de aprendizaje intenso, y que es relativamente reducido en individuos mentalmente retrasados.
Los mecanismos neuronales que regulan el sueño REM tienen un alto nivel de complejidad. En esta regulación parecen estar involucrados múltiples sitios diseminados por toda la formación reticular caudal, cada uno de los cuales es responsable del control de uno de los principales índices del sueño REM (un sitio es responsable de la reducción del tono muscular, otro de la desincronización del EEG, otro de los movimientos oculares rápidos, etc.). Según parece, es la interacción entre neuronas estimulantes e inhibitorias de esta formación la que provoca la activación/desactivación coordinada de los diferentes centros de control, dando lugar de esta manera al ciclo recurrente del sueño REM. Pero en un mecanismo tan complejo, con tantas estructuras y circuitos neuronales implicados, hay muchas cosas que pueden funcionar mal, pudiendo provocar, cuando esto ocurre, trastornos como la narcolepsia, la cataplexia, la parálisis del sueño o las alucinaciones hipnagógicas, entre otros.
Aunque todavía falta mucho por saber sobre sus mecanismos y funciones, el sueño REM parece estar relacionado con los sueños, con el crecimiento y reparación cerebral, con los procesos de aprendizaje y de consolidación de la memoria y con ciertos trastornos del sueño, lo que pone de manifiesto la importancia de esta fase del sueño y la necesidad de seguir investigando sobre ella.
