Giấc mơ được điều khiển bởi một phần của não được gọi là vỏ não. Trong giấc ngủ REM, các tín hiệu được gửi từ một phần khác của não, các pons, được chuyển tiếp qua đồi thị đến vỏ não, và chính những nỗ lực của vỏ não để cảm nhận những tín hiệu này là nguyên nhân gây ra giấc mơ.
Các pons cũng gửi tín hiệu đến các tế bào thần kinh trong tủy sống, tắt chúng và gây tê liệt tạm thời cho cánh tay và chân. Điều này ngăn cản người mơ thực hiện giấc mơ của mình và tự làm mình bị thương. Một tình trạng được gọi là rối loạn hành vi giấc ngủ REM tồn tại, trong đó các pons không thể làm tê liệt các chi trong giấc ngủ REM.
