En muchos sentidos, el sueño REM es lo opuesto al sueño de onda lenta. Al observar las ondas cerebrales y los movimientos oculares, a primera vista parecería que la persona está muy despierta y excitada: las ondas cerebrales son irregulares pero tienen una frecuencia general alta, y los ojos se mueven de forma coordinada como si estuvieran viendo algo. Pero en realidad, todos los músculos voluntarios están apagados por lo que esta es la parte más inmóvil del sueño. Pero los pulmones y el corazón están trabajando más duro que en otras fases del sueño, lo que respalda la intensa actividad cerebral. También es común en esta fase de sueño que la sangre fluya a los genitales, causando hinchazón visible en las partes utilizadas durante las relaciones sexuales.
Por el contrario, el sueño de onda lenta es (como su nombre lo indica) caracterizado por ondas cerebrales de baja frecuencia, regulares y con gran amplitud. Este es el período de menos actividad cerebral, y la persona que duerme puede ser difícil de despertar y sentirse desorientada por un tiempo después de despertarse. Sin embargo, todavía hay algo de actividad y de hablar del sueño, e incluso caminar durante el sueño puede ocurrir incluso en este sueño profundo.
El sueño de onda lenta es donde el cuerpo se regenera. El desencadenante de la hormona del crecimiento humano se libera en este punto, lo que garantiza el crecimiento en los niños y la regeneración en los adultos. El sueño de onda lenta ocupa cada vez menos de nuestra noche a medida que envejecemos, y especialmente en los hombres a menudo desaparece por completo o algunas de las noches durante los últimos años.
El sueño REM parece ser principalmente útil para que la mente funcione correctamente. La falta de sueño REM tiene un impacto negativo en el aprendizaje y el control del estado de ánimo. Los pacientes que carecen de sueño REM tienden a volverse irritables, impulsivos e irracionales y eventualmente pueden experimentar alucinaciones o ataques de pánico.
