Sezione schematica dell'encefalo di gatto che evidenzia la localizzazione dei nuclei importanti per il sonno REM. BRF, PRF e MRF: formazione reticolare bulbare, pontina e mesencefalica. LDT/PPT: nuclei tegmentali peduncolo-pontini e laterodorsali (colinergici); LC: locus coeruleus (norepinefrina); DRN: nuclei dorsali del rafe (serotonina). La linea obliqua rappresenta il piano di resezione che Jouvet utilizzò dimostrando che i segnali di sonno REM persistevano al di sotto di esso, ma erano aboliti al di sopra.Nella sostanza tegmentale ponto-mesencefalica è stato localizzato il nucleo tegmentale gigantocellulare, il quale mostra una notevole attività di scarica durante il sonno REM, un'attività quasi assente in veglia ed una modesta attività nel sonno profondo (fig. 1.3). Per questo motivo tale sistema di cellule colinergico è stato denominato "REM-on".  Uno degli utilizzi dell'AIM model è quello di rappresentare visivamente i diversi stati della coscienza umana, cioè lo stato di veglia, il sonno NREM e il sonno REM. La veglia (angolo destro superiore della porzione posteriore del cubo) corrisponde al massimo livello di attivazione cerebrale, alla massima risposta agli stimoli esterni e all'attivazione massimale del sistema aminergico e minimale di quello colinergico, quindi stato di allerta con attenzione focalizzata sul mondo esterno. Il sonno NREM, localizzato nel centro del cubo, è caratterizzato da bassi livelli di attivazione cerebrale, medi livelli di neuromodulatori sia aminergici che colinergici, minimi livelli di input sia esterni che interni. Il sonno REM invece si trova all'estrema destra in basso e anteriormente, caratterizzato quindi da massima attività colinergica, prevalenza di input interni e alto stato di attività, con però uno stato di allerta dominato da stimoli interni, quindi a prevalenza allucinatoria. Questo sistema enfatizza come lo stadio REM si trovi in posizione diametralmente opposta alla veglia [Hobson, 2000].Il modello di interazione reciproca fra questi due sistemi mantiene tutt'oggi la sua validità, anche se recentemente si sono avute prove che altri trasmettitori, quali ad esempio il GABA e l'adenosina, intervengono probabilmente a modulare questo continuo bilanciamento fra inibizione ed eccitazione. I fenomeni fasici del sonno REM (bouffèes di movimenti oculari rapidi, mioclonie ipniche fisiologiche) sono sotto la dipendenza del sistema REM-on e sono soppressi dopo la distruzione bilaterale dei nuclei vestibolari mediale e discendente [Pompeiano, 1965].Nell'animale uno dei fenomeni fasici più caratteristici del sonno REM è costituito dalle cosiddette onde ponto-genicolo-occipitali (PGO), le quali si originano appunto nel ponte e si propagano ai corpi genicolati laterali e quindi alla corteccia occipitale.Tali onde di aspetto puntuto e di ampio voltaggio compaiono prima dell'inizio della desincronizzazione del tracciato EEG, si intensificano e compaiono in brevi scariche durante tutta la fase REM e quindi scompaiono alla sua cessazione. Attività equivalenti alle PGO coincidono con le bouffèes di movimenti oculari rapidi, ma il loro significato non è conosciuto.