早在1939年，美国芝加哥大学生理教研室有位古莱托曼教授，一生致力于睡眠的研究，对人在睡眠时眼球的活动很感兴趣：“人在睡眠时眼球活动有什么规律呢？”他将此课题交给了手下一名研究生阿塞林斯基。阿塞林斯林思路极为活跃，他想：“与其仅仅观察眼球活动还不如顺便将脑电和肌电图也记录下来。”
世界上有些重大发现，其实有时是产生在无意之间。正是古莱托曼—阿塞林斯基的这次实验，竟对睡眠科学研究产生了极其重要的影响。实验结果发现，睡眠中眼球激烈活动(约每秒一次)，这种活动每夜出现4～5次，平均每次持续20分钟左右，持续时间越到后来越长。每当眼球急速运动时，脑电波类似于睡眠第1阶段，即低幅快波。从肌电图上看到肌张力是整个睡眠期间最低的，几乎呈瘫软状态，但手指、脚趾却常出现不规律活动。
要想把受试者叫醒，其难易程度(唤醒阈)与睡眠第2阶段，即浅睡眠阶段相似。醒来后绝大多数人会说：“我正在作一个梦，梦见……”，然后绘声绘色地讲起来。
根据实验研究证明，快动眼睡眠和脑干内5－羟色胺、乙酰胆碱、去甲肾上腺素递质系统有关。快动眼睡眠的发现，给睡眠科学带来了一个大的飞跃，是睡眠科学研究中的一块极为重要的里程碑。