近些年来，由于有关睡眠的实验研究的开展，特别是睡眠脑电图的研究，使人们对睡眠有了全新的认识，了解到人在睡眠中脑细胞的活动情况，从而使客观地记录睡眠过程、测量睡眠深度成为可能。

1929年，德国精神病学家伯杰发表了他的研究成果。他把电极放在人头部的不同部位，探测到了节律变化的电波，这正是脑细胞活动中产生的电现象，称为脑电波。对脑电波及其变化规律的系统描述称为脑电图。正是根据睡眠脑电图的研究，人们才真正地认识了睡眠的客观过程，并将其分为不同的阶段（或期）。

现已研究得知，人在打瞌睡时出现波（阿尔法波），其变化频率为每秒钟8～13次，振幅很小，低于50微伏。睡眠第一期出现的是几种低幅波的混合，以出现波（太塔波）为特征。波的变化频率是每秒4～7次，这是觉醒到睡眠的过渡时期。此期中，人常处于半睡半醒状态，持续时间一般在0.5～7分钟左右。

第二期为中等深度睡眠，此期人已基本入睡，但偶尔还可出现短暂的片断思维活动。脑电图中以出现“梭形”波和波（卡帕波）为特征。梭形波实际上是波的自动调幅现象，即波呈阵状出现，每阵持续大约0.5～2秒，开始振幅很小，中间振幅大，最后又变小，总体呈纺锤形。波是振幅极大的慢波。此期能占一夜总睡眠时间的50%左右。

第三期是深度睡眠，以出现变频为每秒1～3．5次、振幅很大的波（迭耳塔波）为特征。此期中波在20%～50%之间。波超过50%即为睡眠的第四期，这是最深的慢波睡眠。主要出现在睡眠的前半夜。通常还将第三期和第四期合称为“波睡眠”。这最后两期睡眠大约各占总睡眠的10%。

1952年，美国芝加哥大学的大学生阿瑟林斯基等人用现代电子仪器（多导生理仪）对人进行整夜追踪观察时发现，人在一夜的睡眠中常会出现5～6阵的眼球快速运动现象。眼球快速运动的频率为每分钟60～70次。后来的进一步研究还发现，“眼快动”时脑电波呈低幅快波，此时若将受试者唤醒，几乎都声称正在做梦。所以，现又将眼快动睡眠称为“有梦睡眠”“快波睡眠”“异相睡眠”等，而将非眼快动睡眠称为“无梦睡眠”“慢波睡眠”“正相睡眠”等。

今天，人们已经认识到，正常的睡眠并不是一个单一的过程，而是由“有梦睡眠”和“无梦睡眠”两种睡眠状态的反复交替所组成。一般是入睡后先有约90分钟的无梦慢波睡眠，再转入有梦的快波睡眠，接着再进入约90分钟无梦睡眠，如此反复交替，每夜有3～6次，平均5次。开始时有梦睡眠时间较短，大约5～10分钟，以后逐渐增长，到后半夜觉醒前的最后一次有梦睡眠时间最长，可达30～50分钟，全夜的有梦睡眠大约90～120分钟。当然，这只是一般情况，也有特例，如一入睡就进入梦乡的。还有许多内外因素的影响，都可导致有梦睡眠的变化。总之，睡眠是一种很复杂的生理和心理活动，既可根据不同睡眠深度（反映在脑电图上）将睡眠分为不同的四个期，又可由睡眠状态（也反映在脑电图上）将其分为两种相，即无梦的正相睡眠和有梦的异相睡眠。