REM-spanje, v katerega postopno preidemo, pa spremljajo vzorci možganske električne aktivnosti (vidni na EEG), ki so zelo podobni vzorcem v budnem stanju. Na splošno je v REM-fazi spanja celotna živčna aktivnost povečana, presnova v možganih se spet pospeši in v nekaterih predelih možganov celo preseže osnovno vrednost budnega stanja. V nasprotju z budnim stanjem in fazo spanja non-REM pa je za REM-spanje značilna popolna mišična atonija. Edine mišice, ki delajo, so zunanje očesne mišice. To je tista faza spanja, v kateri nas preganjajo zveri ali morilci, mi pa tudi na pomoč ne moremo kričati, kaj šele steči in pobegniti zasledovalcem. Na sploh je to faza, v kateri živo sanjamo, in če se zbudimo med njo ali zelo kmalu po njej, se bomo svojih sanj tudi živo spominjali.