تم اكتشاف نوم حركة العين السريعة في عام 1953 من قبل يوجين أسرينسكي وناثانيال كليتمان في جامعة شيكاغو. أثناء مراقبة نوم ابنه، لاحظ آسيرينسكي حركات عين سريعة مصحوبة بأنماط دماغية نشطة، وهو ما كان مفاجئًا لدرجة أنه افترض في البداية وجود عطل في المعدات. أدى هذا الاكتشاف العرضي إلى تغيير فهمنا للنوم والوعي.
يعتبر نوم حركة العين السريعة متناقضًا: يُظهر الدماغ نشاطًا كهربائيًا على مستوى الاستيقاظ بينما يكون الجسم مشلولًا تقريبًا. هذا الوهن الناتج عن جذع الدماغ يمنع تمثيل الأحلام. تسمح اضطرابات هذا الشلل، مثل اضطراب سلوك حركة العين السريعة أثناء النوم، للنائمين بتجسيد أحلامهم جسديًا، مما يتسبب أحيانًا في الإصابة.
تدور حركة العين السريعة خلال الليل بإيقاعات مدتها 90 دقيقة. تظهر الحلقة الأولى بعد 90 دقيقة وتستمر من 10 إلى 20 دقيقة. تمتد الدورات اللاحقة إلى 45-60 دقيقة. وهذا ما يفسر سبب حدوث الأحلام الأكثر تفصيلاً في ساعات الصباح ولماذا أولئك الذين ينامون لفترة قصيرة محرومون بشكل غير متناسب من حركة العين السريعة.
يعد ملف الناقل العصبي أثناء حركة العين السريعة فريدًا من نوعه: حيث يتوقف السيروتونين والنورإبينفرين تقريبًا بينما يرتفع الأسيتيل كولين. قد يفسر غياب النورإبينفرين (مادة التوتر الكيميائية) سبب معالجة حركة العين السريعة للذكريات العاطفية مع تقليل شحنتها المؤلمة - مما يوفر بشكل أساسي علاجًا عاطفيًا بين عشية وضحاها.
يلعب نوم حركة العين السريعة أدوارًا حاسمة في تعزيز الذاكرة العاطفية، وحل المشكلات بشكل إبداعي، والذكاء الاجتماعي. أظهر الأشخاص الذين ناموا معدلات أعلى بشكل كبير من البصيرة الإبداعية في دراسات حل المشكلات. تشمل الاضطرابات التي تثبط حركة العين السريعة الكحول والقنب ومعظم المهدئات والعديد من مضادات الاكتئاب. حماية نوم حركة العين السريعة أمر ضروري لحياة الأحلام.