In dieser Phase treten spezielle langsame Gehirnstrom-Wellen auf.

Der Schlafende ist in diesem Zustand nur noch schwer zu wecken. Die Muskeln sind leicht angespannt. Das Gehirn schottet sich gegenüber äußeren Reizen ab. Das Kurvenbild der Gehirnströme zeigt lange Delta-Wellen.

In der REM-Phase kommt es zu kurze Phasen mit unruhigem Schlaf und Träumen. Typisch sind zudem rasche Augenbewegungen (Rapid Eye Movement, REM).

Zu diesen und weiteren Erkenntnisse über den Schlaf kam die Schlafmedizin mit modernen Messmethoden der Polysomnographie. Dazu zählen:

• Messung der Gehirnströme mit dem Elektroenzephalogramm (EEG)
• Messung der Augenbewegungen mit dem Elektrookulogramm (EOG)
• Messung der Muskelspannung im Kinn mit dem Elektromyogramm (EMG)

In speziellen Schlaflaboren schließen die Ärzte diese Messegeräte mit Elektroden am Kopf des Schlafenden an.

1953 entdeckten US-amerikanische Wissenschaftler den REM-Schlaf. REM steht für Rapid Eye Movement. Denn typisch für diese Schlafphase sind schnelle horizontale Augenbewegungen. Dazu kommen zeitweilige Lähmungen der Muskulatur. Das EEG misst eine hohe Gehirnaktivität mit typischem Aktivationsmuster und gelegentlichen Zuckungen.

Der Dauer der REM-Phase verringert sich beim Menschen von neun Stunden bei der Geburt auf etwa drei Stunden ab dem achten Lebensjahr. Beim Erwachsenen beträgt der Anteil des REM-Schlafs im Durchschnitt etwa 20 bis 25 Prozent. Im Verlauf des Nachtschlafs verlängern sich die einzelnen REM-Phasen von zunächst etwa fünf bis zehn Minuten zu Schlafbeginn auf über 20 Minuten am Ende, kurz vor dem Erwachen.

Während des REM-Schlafs finden die meisten Träume statt. Der Mensch träumt - weniger ausgeprägt - auch in den anderen Schlaf-Phasen (Non-REM-Schlaf). Die vegetativen Körperfunktionen sind im REM-Schlaf leicht erhöht. Das Herz schlägt schneller. Die Atemfrequenz ist gesteigert. Die Regulierung der Körpertemperatur ist ausgesetzt – ohne Schwitzen oder Zittern – egal wie warm oder kalt die Außentemperatur ausfällt. Die zunehmende Gehirndurchblutung erreicht Werte wie im Wachzustand. Zudem zeigen sich Anzeichen sexueller Erregung: Erektion beim Mann und Befeuchtung der Scheide bei der Frau.

Uneins ist sich die Schlafmedizin zur Funktion des REM-Schlafs. Es gibt Hinweise, dass Lernprozesse eng mit dem REM-Schlaf verbunden sind. Weitere Vermutungen drehen sich um Aufgaben in der Triebregulierung, Informationsverarbeitung und Stressbewältigung. Bei einem zeitweiligen Entzug des REM-Schlafs, kommt es in den folgenden Nächten vermehrt zu REM-Phasen. Den Betroffenen fällt es zudem schwerer, komplexe neue Aufgaben zu bewältigen.