Gli studi fisiologici si sono concentrati sullo stato ipnagogico nel senso stretto delle esperienze spontanee di insorgenza del sonno. Tali esperienze sono associate in particolare allo stadio 1 del sonno NREM, ma possono anche verificarsi con la presenza delle onde alfa precedenti al sonno. Davis et al. hanno scoperto l'esistenza di brevi lampi di immagini oniriche all'inizio del sonno, che si correlano con il decadere dell'attività alfa. Hori et al. hanno considerato lo stato ipnagogico con insorgenza del sonno come uno stato distinto sia dalla veglia che dal sonno con caratteristiche elettrofisiologiche, comportamentali e soggettive uniche, mentre Germaine et al. hanno dimostrato una somiglianza tra gli spettri di potenza EEG delle immagini ipnagogiche che si verificano spontaneamente, da un lato, e quelli del sonno REM e della veglia rilassata, dall'altro.