Tous les êtres vivants connaissent l'éveil et le repos. Le premier est la phase de notre vie psychique pendant laquelle nous sommes conscients, dotés de capacités physique et mentales, en fonction notre état de santé et de fatigue. Le sommeil (également appelé"sommeil orthodoxe") est l'étape de repos pendant laquelle le corps et le cerveau (ou le système nerveux pour les invertébrés) sont inactifs ou presque, c'est un besoin physiologique quotidien qui aide à maintenir le souffle vital dans l'organisme. Le rêve, enfin, est un stade dont seuls certains êtres sont capables: il s'agirait d'un mécanisme indispensable de construction mentale, de programmation du cerveau. "Le rôle du rêve (ou du sommeil paradoxal") serait ainsi de préparer, d'organiser et de programmer les séquence motrices selon les étapes du développement historique du système nerveux afin que celle-ci soient parfaitement au point lorsque les conditions du milieu extérieur et intérieur sont adéquates", explique Michel Jouvet.
Des expérience on montré que des chatons qui avaient été élevés dans un environnement propre, sûr et sans contact avec leurs congénères rêvaient quand même de chasser (des souris) et de se battre (avec d'autres animaux). Cela tend à prouver la fonction d'apprentissage du rêve, qui inscrit dans le cerveau un savoir et des compétences transmis génétiquement. D'autres expérimentations ont même montré que priver quelqu'un de la phase de sommeil paradoxal pouvait provoquer des hallucinations, voire être mortel.
Le lien entre rêve et sommeil est donc réel, mais l'un peut se passer de l'autre: le sommeil orthodoxe, celui qui repose, peut laisser une impression agréable au réveil même si le sommeil paradoxal a été de mauvaise qualité.

L'homme adulte connaît en moyenne entre quatre et six cycles de sommeil au cours d'une nuit normale. Les quatre premières phases du sommeil, qui vont de l'endormissement au sommeil profond, sont les seuls véritables moments de repos du corps et de l'esprit, leur durée est d'environ une heure à une heure et demie. Lorsque survient le sommeil paradoxal, un grand nombre de phénomènes physique et physiologique se mettent en place: l'individu perd tout tonus musculaire et toute réaction des tendons, les yeux s'agitent sous les paupières (ce que l'on appelle REM, "rapid eye movement") et les pupilles se dilatent, le rythme cardiaque et la respiration deviennent irréguliers, enfin, on observe chez tous les individus, des plus jeunes aux plus âgés, l'érection du pénis ou du clitoris même si le rêve n'est pas du tout connoté sexuellement. Cela dure en général quinze à vingt minutes. Cette phase, comparable à la situation d'éveil, fait consommer beaucoup d'oxygène et d'énergie au rêveur,ce qui explique pourquoi nous pouvons nous réveiller fatigués après une nuit agitée sur le plan onirique.
Pendant que nous rêvons, notre cerveau connaît donc un niveau d'activité semblable à celui de l'éveil, mais certaines parties sont comme désactivées et nous ne faisons pas les mouvements que notre esprit nous imagine en train de faire. Nous revivons des situations de la journée passée, nous les mettons en relation avec notre vécu et nos connaissances. Notre cerveau essaie alors d'intégrer ces nouvelles acquisitions à ce que nous savons déjà.
Sans rêve, il nous serait impossible d'apprendre, car c'est dans les phases de sommeil paradoxal que nous faisons nôtre les éléments extérieurs, qu'ils soient positifs ou négatifs. Au réveil, nous ne nous souviendrons pas avoir répété la présentation à un client prévue le lendemain ou les prénoms des nouveaux stagiaires arrivés en début de semaine. Les rêves les plus marquants sont donc ceux qui ne collent pas à la réalité. Si vous rêvez que vous faites bêtement un gâteau, il y a peu de chances pour que vous vous réveillez le lendemain avec une envie de faire de la pâtisserie.
En revanche, si vous vous voyez en train de cuisiner des boulons et des chaussures, l'image absurde restera probablement dans votre mémoire: Pour les psychologues et les psychanalystes c'est l'expression d'un conflit entre une ou plusieurs certitude (vous savez préparer un repas, les boulons et les chaussures ne sont pas comestibles). Le tout est de savoir interpréter les signes

Le mot cybernétique renvoie aux récits de science-fiction et aux robots humanoïdes qui parviennent à atteindre un stade de conscience. Mais saviez-vous que cette discipline est d'abord une branche des sciences de l'information   Les recherches dans les domaine du rêve ont permis aux informaticiens d'améliorer l'intelligence  artificielle des machines, et les comportements de ces appareils ont en retour permis d'éclairer les processus de traitement de l'information quand nous dormons.