Dopo oltre 40 anni di ricerca, è ben stabilito negli uomini e negli animali che la formazione di tutte le forme di memoria è notevolmente migliorata durante lo stato cerebrale del sonno. Inoltre, negli esseri umani, è stato chiaramente dimostrato che il sonno aiuta lo sviluppo della conoscenza procedurale attraverso il processo di consolidamento della memoria, specialmente quando il sonno segue entro poco tempo la fase iniziale dell'acquisizione della memoria. Il consolidamento della memoria è un processo che trasforma le nuove memorie da uno stato relativamente fragile a una condizione più solida e stabile. Per molto tempo si è creduto che il consolidamento delle memorie procedurali avvenisse unicamente come funzione del tempo, ma studi più recenti suggeriscono che, per certe forme di apprendimento, il processo di consolidamento viene potenziato esclusivamente durante i periodi di sonno. Tuttavia, è importante notare che non è sufficiente qualsiasi tipo di sonno per migliorare la memoria procedurale e le prestazioni nelle attività procedurali successive. Infatti, nel campo delle abilità motorie, ci sono prove che dimostrano che nessun miglioramento nei compiti è mostrato dopo un sonno breve, senza fase REM (NREM, stadi 2-4), come un pisolino. Il sonno REM dopo un periodo di sonno a onde lente (SWS, stadi 3 e 4, ovvero la forma più profonda di sonno NREM), si è dimostrato il tipo di sonno più vantaggioso per l'aumento della memoria procedurale, specialmente quando si svolge immediatamente dopo l'acquisizione iniziale di un'abilità. Quindi, in sostanza, una notte intera (o un giorno) di sonno ininterrotto subito dopo aver appreso un'abilità consentirà il maggior consolidamento possibile della memoria. Inoltre, se il sonno REM viene interrotto, non si ottiene alcun guadagno nelle prestazioni procedurali mostrate. Tuttavia, si verificherà un uguale miglioramento se il sonno dopo l'allenamento è di notte o durante il giorno, a condizione che il sonno SWS sia seguito dalla fase REM. È stato anche dimostrato che il potenziamento in memoria è specifico per lo stimolo imparato (ad esempio, l'apprendimento di una tecnica di corsa non si sovrappone a miglioramenti nelle prestazioni in bicicletta). La performance dei soggetti nel "Wff 'n Proof Task", nella Torre di Hanoi, e nel Mirror Tracing Task è stata trovata migliorata dopo i periodi di sonno REM.