Другой важной закономерностью сна считается разное соотношение медленного и стремительного сна в цикле, меняющееся с течением ночи. Академик Теодор Штекманн распространял тезис о том, что «один час сна до полуночи равен двум часам после». Действительно, в первые часы после засыпания пробудить человека обычно сложнее, чем под утро. Это связано с тем, что в первую половину сна преобладает медленный сон, во вторую – быстрый. Собственно поэтому мы чаще вспоминаем сны, если просыпаемся утром, а не среди ночи. В то же время общий возрождающий результат выше у медленного сна, следственно, вздремнув несколько часов в начале ночи, мы можем чувствовать себя почти восстановившимися после дневного бодрствования.

Предназначение медленного и быстрого сна было установлено на базе бесчисленных опытов, основанных на психических и физических нагрузках или на лишении той или другой части сна. Было обнаружено, что физическая нагрузка, в особенности проводившаяся в вечернее время, приводит к увеличению количества медленного сна, предпочтительно наиболее глубоких его стадий (3-й и 4-й). Использование умственной нагрузки приводит к увеличению количества глубоких стадий медленного сна и ускорению наступления быстрого сна. Биохимические исследования обнаружили, что 80 % суточного количества гормона роста (соматотропного гормона) выделяется в промежуток глубокого медленного сна. А при многих нарушениях сна, когда число глубокого медленного сна падает, например при синдроме обструктивного апноэ сна, у детей замечается задержка роста и набора веса. Таким образом, считается, что в наибольшей степени медленный сон, в особенности его глубокие стадии, несут ответственность за физическое восстановление организма человека.

Роль быстрого сна получилось установить в остроумных опытах лишением этой части сна, проводившихся на крысах.

Животное помещалось на плавающую в воде платформу, держаться на которой она могла, лишь энергично балансируя. При засыпании и переходе в быстрый сон начиналось понижение мышечного тонуса – при этом животное утрачивало способность держаться на платформе, валилась в воду и тут же пробуждалось. Таким образом, получалось гораздо сузить число получаемого крысой быстрого сна. Дальше проводились опыты по обучению животных пробираться в лабиринте к кормушке. Оказывается, что если наученную таким образом крысу затем оставить без быстрого сна, то она забывала путь к желаемой приманке. Этот опыт явился одним из блестящих подтверждений значимой роли быстрого сна для запоминания предыдущих событий у млекопитающих. Быстрый сон необходим человеку для сбережения психологического равновесия.

У людей навыки с лишением быстрого или медленного сна давали неоднозначные результаты, что связано со сложностью высшей нервной деятельности и образования мотиваций. Чаще всего на фоне лишения быстрого сна испытуемые становились эмоционально неустойчивыми, иногда агрессивными. У многих появлялись галлюцинации. Обобщая итоги этих опытов, можно утверждать, что стремительный сон нужен для процессов запоминания и сбережения психического здоровья человека. Сновидения, являющиеся спутником этой части сна, отражают глубокую психическую активность и в символической форме могут показывать нашему сознанию сведения о живущих внутрипсихических остроконфликтных ситуациях.

Откуда же объективно берется состояние сна? Отчего в середине дня обычный человек абсолютно не ощущает тяги ко сну, а ночью, даже на ответственном посту, готов всем пожертвовать за приятные мгновения сна?