Lo studio dei sogni nei laboratori di ricerca scientifica è iniziato con la scoperta del sonno REM di Aserinsky e Kleitman (1953). Sono accreditati di avere il primo laboratorio di ricerca sul sonno che ha scoperto i "movimenti rapidi, a scatti, binoculari simmetrici" caratteristici del sonno REM. Hanno ulteriormente associato i sogni a questi movimenti oculari, scoprendo che il 74,1% dei partecipanti ha ricordato i sogni del sonno REM, mentre solo il 17,4% ha ricordato i sogni del sonno NREM. Nello stesso periodo, Calvin Hall stava lavorando su una nuova teoria cognitiva del sogno, e nel 1966 Hall e Van de Castle crearono e pubblicarono un sistema completo di content scoring per i sogni (Hall & van de Castle, 1966). Insieme, questi giornali stimolarono l'accelerazione delle pubblicazioni di ricerca onirica e permisero un metodo sistematico per studiare i sogni.
Da allora, i ricercatori hanno scoperto che la correlazione tra il richiamo dei sogni e il sonno REM è costantemente elevata (circa l'80% in media). Tuttavia, c'è stato un aumento della percentuale di richiami di sogni NREM trovati negli studi nel tempo, sebbene questi dati rimangano incoerenti (Nielsen, 2011). Queste incoerenze potrebbero essere dovute alle diverse definizioni di sogni usate dagli sperimentatori. Alcuni usavano una definizione di sogno più inclusiva, come la "menzione del sonno", che è caratterizzata da qualsiasi attività cognitiva, mentre il concetto originale di sognare era più qualificato come immaginario allucinato. Inoltre, le domande usate da uno sperimentatore possono alterare l'interpretazione di un partecipante del sogno. Ad esempio, la domanda "cosa ti passava per la mente prima di chiamarti" incoraggerà più resoconti dei sogni che "cosa stavi sognando?" Questo è ancora un grosso problema nella ricerca onirica, poiché i vari metodi di la raccolta influenza in larga misura la frequenza e la lunghezza dei resoconti dei sogni.
Ulteriori incongruenze nelle stime del ricordo dei sogni possono essere attribuite alle aspettative dei partecipanti / sperimentatori. Herman et al. (1978) hanno influenzato sperimentalmente la raccolta dei sogni dando una pillola placebo ai partecipanti che sono stati poi informati, insieme allo sperimentatore, che il placebo avrebbe aumentato il ricordo dei sogni. Ciò ha creato grandi aspettative sia nel partecipante che nello sperimentatore e, a sua volta, è stato osservato un richiamo del sogno più elevato rispetto a un gruppo di controllo (Herman et al., 1978).
Per complicare ulteriormente l'immagine, il ricordo dei sogni può variare anche all'interno di un particolare stato di sonno. Ad esempio, l'analisi del ricordo dei sogni in funzione della quantità di tempo trascorsa nel sonno NREM o REM prima del risveglio rivela un andamento ciclico. Vi è un aumento nel richiamo dei sogni fino a 45 minuti nel sonno REM, seguito da una diminuzione. L'effetto opposto si trova nel sonno NREM, con un tempo più lungo in NREM correlato con meno richiami dei sogni, fino a un leggero aumento che si verifica appena prima della transizione nel sonno REM (Stickgold et al., 1994).
In un altro esempio, in un esperimento che utilizza un protocollo ultra-corto sonno / veglia, i partecipanti hanno impiegato sonnellini di 20 minuti ogni ora per 78 ore, segnalando e classificando i sogni dopo ogni pisolino. I ricercatori hanno scoperto che l'intensità del sogno NREM ha raggiunto il picco nelle ore del mattino, nonostante la durata della fase di sonno NREM sia minima in questo momento (Suzuki et al., 2004). Piuttosto, i processi relativi ai REM, che il picco al mattino sembrava influenzare l'intensità dei sogni dell'NREM in maniera "segreta" (Nielsen, 2000).
Le relazioni tra la neurofisiologia del sonno REM e il sogno sono state dimostrate con una serie di altri metodi. Herman et al. (1984) hanno scoperto che i partecipanti ai movimenti oculari rapidi prodotti poco prima del risveglio corrispondevano alle loro descrizioni visive delle immagini dei sogni. Ad esempio, un movimento degli occhi "in alto e a sinistra" è stato associato a immagini dei sogni con lo sguardo rivolto verso l'alto e verso sinistra. Questa evidenza supporta l'ipotesi di scansione del sogno, che postula che i movimenti oculari nel sonno REM sono il risultato della scansione del paesaggio onirico, sebbene non tutti gli studi supportino l'ipotesi di scansione (Ogawa, Nittono, e Hori, 2002).
In un altro esempio, la neuroimaging dei sogni lucidi produceva correlazioni neurali dell'attività del sogno che erano simili all'attività che si sarebbe trovata nella scia. Ad esempio, le risposte fMRI BOLD sono state osservate nelle stesse regioni corticali sensomotoria sia per la veglia che per il sogno lucido, sebbene l'attivazione durante il sogno fosse più debole e più localizzata (Dresler et al., 2011). Inoltre, nei pazienti con disturbo del comportamento del sonno REM, i comportamenti sognati vengono fisicamente attuati durante il sonno, rafforzando la nozione che l'attività motoria nel cervello del sogno è simile a quella delle azioni di veglia (Valli et al., 2015).
Complessivamente, lo studio dei sogni si è evoluto in modo sostanziale dalla scoperta del sonno REM. Il sonno REM è stato coerentemente associato a un richiamo dei sogni più elevato rispetto al sonno NREM, sebbene variazioni nella metodologia, nel tempo della notte e nelle aspettative dei partecipanti possano influenzare o aumentare la frequenza del richiamo dei sogni dal sonno NREM.