Le cerveau durant le sommeil paradoxal.
Différents stades de sommeil ont été découverts dans les années 50 grâce à des expériences utilisant l’électroencéphalographie (EEG) pour examiner les ondes cérébrales émises par le cerveau humain et durant lesquelles les chercheurs mesuraient également les mouvements des yeux et des membres.
L’alternance entre le sommeil lent et le sommeil paradoxal est reliée à des métaboliques (qui se rapporte au métabolisme, ensemble des processus de transformation biochimique qui se produisent dans les tissus des organismes vivants) opposés : diminution du métabolisme basal et économie d’énergie pour le sommeil lent, et métabolisme élevé (autant que durant l’éveil) pour le sommeil paradoxal.
Le premier sommeil à se manifester est le sommeil lent. On le considère comme la phase préparatoire au sommeil paradoxal. Il apparaît avec la disparition des effets cholinergiques(1) de l’éveil qui libère les neurones « pacemaker » du noyau réticulaire thalamique. Ces neurones vont alors entrainer à leur rythme les neurones thalamo-corticaux qui vont induire leurs « ondes lentes » dans tout le cortex.
(1)Cholinergique : qui vient de l’acétylcholine qui est une substance contenu dans un transmetteur du système nerveux.
Les populations neuronales associées à l’éveil, au sommeil lent et au sommeil paradoxal fonctionnent donc un peu comme un interrupteur : l’une d’entre elle entre en activité quand l’activité dans l’autre cesse, et vice versa.

Le sommeil paradoxal provient de l’interaction entre des noyaux du tronc cérébral(2) et du pont (protubérance), des structures du système limbique(3) et des aires corticales(4).
(2) Le tronc cérébral est une partie du système nerveux central servant de relai entre les structures de l'encéphale et la moelle épinière.
(3) Ensemble de zones du cerveau connues pour jouer un rôle dans l'olfaction, la mémoire et la régulation des émotions.
(4) Une aire corticale correspond à la zone motrice ou sensitive du cortex