La melatonina, un ormone che regola la popolazione neuronale serotoninergica, raggiunge il suo picco di secrezione nelle ore notturne, e in particolare durante il sonno REM. Quando la fase di risveglio corrisponde a quella della fase REM può succedere che un'alterazione nella secrezione di melatonina porti alla mancata disattivazione della rete di neuroni che sta producendo il sogno. Di conseguenza, se la rete neuronale rimane attiva, porterà le caratteristiche del sonno REM (e quindi del sogno) nel mondo della veglia. Per questo motivo le allucinazioni ipnopompiche sono spesso caratterizzate da un significativo e a volte allarmante senso di realtà.