1951年，芝加哥大學的心理學家尤金·阿瑟林斯基的研究生涯一開始並不太順，他的博士後研究課題「嬰兒睡眠中的眼睛移動」，進展緩慢，成果甚微。此時，他的家庭財務狀況又出現了困難。因此他一家人被迫住在一個又小又冷的公寓裡，他幾乎沒有錢租一台打字機來完成論文。幾年後，他描述了當時的絕望心情：
「如果說我有過自殺的念頭，那就是那段時間，作為一個有家室的男人，在大學裡待了20年，卻沒有做出什麼成績出來，真是窩囊至極。」
此外，他研究的是非主流課題，根本不能引起其他同事的興趣。當時大部分的學術觀點都認為，人一旦睡著了，大腦就處於休眠狀態，只有在醒來後，大腦才恢復工作，這和阿瑟林斯基的睡眠心理研究是相背離的。然而，阿瑟林斯基懷著不撞南牆不回頭的決心，打算對睡眠中的大腦一探究竟。因為沒有找到合適的贊助，他只好從學校地下室把一台破舊的腦電波檢測儀搬到了辦公室，湊合著讓它發揮作用。可是，仍存在一個很大的問題，如果沒有贊助的話，誰會願意在阿瑟林斯基的睡眠實驗室睡上幾宿呢？最終，他還是找到了解決的辦法。1951年12月，一個寒冷的傍晚，他把8歲大的兒子阿爾蒙德拽到了實驗室的床上，在他臉上和頭上放上眼睛運動和腦電波的監測儀，然後返回自己的辦公室。
約一個小時後，阿爾蒙德漸漸地進入了睡眠狀態，實驗開始。
前40分鐘，阿瑟林斯基仔細地觀察追蹤腦電圖的監測筆，發現大腦沒什麼活動。可在接下來的20分鐘，監測筆開始做塗鴉運動，表明大腦和眼睛的活動頻繁。
阿瑟林斯基估計也許是兒子醒了，他走向睡眠實驗室去看看是否一切正常。當他打開實驗室的門時，他簡直不敢相信自己的眼睛，他的兒子睡得很沉。
起初，他還以為實驗裝置出了故障，在檢查後發現，沒有什麼明顯的問題。
第二天，他把這份腦電圖給他的導師看，他的導師也同樣認為可能是機器出了毛病，要阿瑟林斯基再給設備做一次徹底的檢查。
檢查結果表明，設備非常正常，沒有任何問題。
在連續讓兒子睡了幾晚實驗室後，阿瑟林斯基得到了同樣的實驗結果。於是他開始相信，這個結果是真的——在睡眠的某個時段，大腦會出現異常活躍的情況。
進一步的研究發現，睡眠中突如其來的腦部活動還同時伴隨快速的眼球運轉。
阿瑟林斯基把這個現象稱為快速眼球運動，簡稱REM（他本來想取名叫「眼球抽筋」，但考慮到抽筋蘊含著貶義，就放棄了）。關於這個現象更有意思的是，每次當阿瑟林斯基把一個剛剛發生REM現象的實驗者叫醒時，他們都說剛剛做了一個夢。
1953年9月，阿瑟林斯基和他的導師將研究結果寫成報告，公開發表，這篇經典的報告標題為「睡眠中眼球運動的出現週期及伴隨現象」（Regularly Occurring Periods of Eye Motility, and Concomitant Phenomena, During Sleep）。
幾乎就在這篇報告發表之後，研究者們意識到，睡眠中的大腦遠比他們預料的要活躍，阿瑟林斯基找到了通往神秘夢境之門。正如後來一個研究者評論的那樣：「這就好像是找到了大腦的一片新大陸。」全世界的科學家們都突然非常渴望進入這個研究的更深領域。奇怪的是，阿瑟林斯基卻並沒有加入他們。
作為一個堅決不隨大溜、永遠保持旺盛好奇心的博學者，阿瑟林斯基在完成這個具有突破性的研究後離開了芝加哥大學，轉而研究鮭魚身上的電流現象。