1951年，芝加哥大学的心理学家尤金·阿瑟林斯基的研究生涯一开始并不太顺，他的博士后研究课题“婴儿睡眠中的眼睛移动”，进展缓慢，成果甚微。此时，他的家庭财务状况又出现了困难。因此他一家人被迫住在一个又小又冷的公寓里，他几乎没有钱租一台打字机来完成论文。几年后，他描述了当时的绝望心情：
“如果说我有过自杀的念头，那就是那段时间，作为一个有家室的男人，在大学里待了20年，却没有做出什么成绩出来，真是窝囊至极。”
此外，他研究的是非主流课题，根本不能引起其他同事的兴趣。当时大部分的学术观点都认为，人一旦睡着了，大脑就处于休眠状态，只有在醒来后，大脑才恢复工作，这和阿瑟林斯基的睡眠心理研究是相背离的。然而，阿瑟林斯基怀着不撞南墙不回头的决心，打算对睡眠中的大脑一探究竟。因为没有找到合适的赞助，他只好从学校地下室把一台破旧的脑电波检测仪搬到了办公室，凑合着让它发挥作用。可是，仍存在一个很大的问题，如果没有赞助的话，谁会愿意在阿瑟林斯基的睡眠实验室睡上几宿呢？最终，他还是找到了解决的办法。1951年12月，一个寒冷的傍晚，他把8岁大的儿子阿尔蒙德拽到了实验室的床上，在他脸上和头上放上眼睛运动和脑电波的监测仪，然后返回自己的办公室。
约一个小时后，阿尔蒙德渐渐地进入了睡眠状态，实验开始。
前40分钟，阿瑟林斯基仔细地观察追踪脑电图的监测笔，发现大脑没什么活动。可在接下来的20分钟，监测笔开始做涂鸦运动，表明大脑和眼睛的活动频繁。
阿瑟林斯基估计也许是儿子醒了，他走向睡眠实验室去看看是否一切正常。当他打开实验室的门时，他简直不敢相信自己的眼睛，他的儿子睡得很沉。
起初，他还以为实验装置出了故障，在检查后发现，没有什么明显的问题。
第二天，他把这份脑电图给他的导师看，他的导师也同样认为可能是机器出了毛病，要阿瑟林斯基再给设备做一次彻底的检查。
检查结果表明，设备非常正常，没有任何问题。
在连续让儿子睡了几晚实验室后，阿瑟林斯基得到了同样的实验结果。于是他开始相信，这个结果是真的——在睡眠的某个时段，大脑会出现异常活跃的情况。
进一步的研究发现，睡眠中突如其来的脑部活动还同时伴随快速的眼球运转。
阿瑟林斯基把这个现象称为快速眼球运动，简称REM（他本来想取名叫“眼球抽筋”，但考虑到抽筋蕴含着贬义，就放弃了）。关于这个现象更有意思的是，每次当阿瑟林斯基把一个刚刚发生REM现象的实验者叫醒时，他们都说刚刚做了一个梦。
1953年9月，阿瑟林斯基和他的导师将研究结果写成报告，公开发表，这篇经典的报告标题为“睡眠中眼球运动的出现周期及伴随现象”（Regularly Occurring Periods of Eye Motility, and Concomitant Phenomena, During Sleep）。
几乎就在这篇报告发表之后，研究者们意识到，睡眠中的大脑远比他们预料的要活跃，阿瑟林斯基找到了通往神秘梦境之门。正如后来一个研究者评论的那样：“这就好像是找到了大脑的一片新大陆。”全世界的科学家们都突然非常渴望进入这个研究的更深领域。奇怪的是，阿瑟林斯基却并没有加入他们。
作为一个坚决不随大溜、永远保持旺盛好奇心的博学者，阿瑟林斯基在完成这个具有突破性的研究后离开了芝加哥大学，转而研究鲑鱼身上的电流现象。