Negli anni ’50 due americani, Seminski e Klaikman, fanno un’osservazione casuale che mette in discussione tutto quello che era stato considerato assodato sino a quel momento : loro registravano l’EEG di un animale che dormiva e si accorgono che in condizioni assolutamente fisiologiche la sincronizzazione nel sonno profondo cessa, si vede una desincronizzazione da veglia, ma l’animale continua a dormire e la sua soglia di risveglio è più alta, cioè si fa più fatica a svegliarlo. Tanto che loro chiamato questo sonno, sonno paradosso, proprio per la situazione paradossale in cui la soglia di risveglio si alza ma l’EEG è da veglia. Questo non è un esperimento ma una semplice osservazione in cui l’animale dormiva.

Mentre questa osservazione nulla toglie all’idea di Moruzzi di una formazione reticolare attivante più rostrale e una formazione reticolare sincronizzante più caudale, toglie molto all’idea che questa abbia a che fare con il sonno.

A quel punto sonno non è più uguale a sincronizzazione ma sonno diventa tutti i fenomeni che noi associamo con il sonno, tra cui il significato dei sogni. La scoperta del gruppo rimane fondamentale perché per esempio ci spiega ancora oggi che cos’è il coma: lesioni della formazione reticolare ponto-mesencefalica portano a coma, non è sonno ma è peggio. Ma nel sonno oltre che alla sincronizzazione esiste anche un’altra fase che si chiama appunto sonno paradosso.

Sonno paradosso suscita una gran curiosità e associata a ciò c’è una fenomenologia molto interessante:

• Si nota la presenza di desincronizzazione,
• Presenza di fenomeni vegetativi importanti , per esempio la presenza di aritmie cardiache. Tutti noi durante il sonno paradosso abbiamo
• aritmie cardiache,
• variazioni ingiustificate della pressione arteriosa,
• variazione della frequenza respiratoria con momenti di apnea,
• scosse muscolari di tipo mioclonico, contrazioni muscolari fasiche sulla base di completa atonia elettromiografia. Una delle cose che caratterizza il passaggio da sonno profondo sincronizzato al sonno desincronizzato è proprio la perdita completa del tono muscolare. Durante il sonno paradosso non c’è nessuna attività muscolare, mentre nel sonno profondo un minimo di tono c’è, nel sonno paradosso non c’è niente e questa atonia muscolare è interrotta ogni tanto da delle contrazioni muscolari, dei twitch. Quando vedete un animale dormire ( citato anche nel “De rerum natura” di Lucrezio) , improvvisamente si notano come delle scosse muscolari, tipiche del sonno paradosso e ciò avviene anche negli esseri umani.
• Movimenti degli occhi: Mentre nel sonno profondo i movimenti oculari sono aboliti e si vedono degli spostamenti lenti degli occhi assolutamente casuali, nel sonno paradosso si vedono invece dei movimenti saccadici, movimenti oculari rapidi: per questo il sonno paradosso si chiama REM (rapid eyes movements).
• Onde onto-genicolo-occipitali: sono dei potenziali elettrici sincronizzati tra loro particolarmente evidenti  in alcune regioni del tronco dell’encefalo, nel corpo genicolato laterale e in corteccia visiva. C’è un’attivazione strana ad origine del tronco dell’encefalo del sistema visivo.
• Perdita della termoregolazione: è visibile anche in noi ma se in un animale da esperimento si scaldano o raffreddano i centri termoregolatori dell’ipotalamo, cioè area preottica dell’ ipotalamo anteriore o ipotalamo posteriore, si vede che questi cambiamenti non provocano più le risposte regolatorie stereotipate che si vedono invece nell’animale che dorme con sonno profondo. Evidentemente il riscaldamento nell’animale porterà all’aumento della frequenza respiratoria, eventuale fenomeno della lingua di fuori come fanno i cani, così come il raffreddamento dell’ipotalamo porta al brivido poiché il brivido sviluppa calore attraverso la contrazione dei muscoli. Durante il sonno paradosso questa cosa non si verifica più.