Les rêves sont contrôlés par une partie du cerveau appelée cortex cérébral. Pendant le sommeil paradoxal, les signaux envoyés depuis une autre partie du cerveau, le pont, sont relayés par le thalamus vers le cortex cérébral, et ce sont les tentatives du cortex cérébral pour donner un sens à ces signaux qui provoquent le rêve.
Le pont envoie également des signaux aux neurones de la moelle épinière, les arrêtant et provoquant une paralysie temporaire des bras et des jambes. Cela empêche le rêveur de réaliser physiquement son rêve et de se blesser. Il existe une condition appelée trouble du comportement en sommeil paradoxal, dans laquelle les ponts ne paralysent pas les membres pendant le sommeil paradoxal.
