脑电图和睡眠实验室
和心理学家一样，神经生理学家推动梦科学向前发展的速度也很缓慢。他们知道反射但不懂得自发的激活，与此相反，他们认为大脑和睡眠中的思想一样，其所有的激活状态都依赖于外界刺激。
科学史上有两位伟大人物研究了反射并且认为精神活动依赖刺激。诺贝尔奖得主查尔斯·谢灵顿（Charles Sherrington）争辩说反射是大脑的功能单位，很有说服力。他从未认真听取过他那富有想象力的学生——托马斯·格雷厄姆·布朗（Thomas Graham Brown）的意见，后者一直试图说服谢灵顿成对的“半中枢”的自发活动是反射反应的基矗谢灵顿反射理论和布朗半中枢概念的根本差别在于，“反射”大脑完全依赖于外源性刺激，而“半中枢”大脑有能力产生自发活动。谢灵顿犯了一个错误，因为他从自己的意识经验出发认为大脑在入睡后完全关闭。
伊万·巴甫洛夫（Ivan Pavlov）因为揭示了条件反射的存在而声名鹊起，他持有与谢灵顿相同的观点，即睡眠状态下思想一片空白（错！），因为此时大脑不再兴奋（再错！）且未受任何刺激（又错！）。我们将在第四章中看到，直到快动眼睡眠被发现之后，人们才证实神经的基本单位——即所谓神经元在睡眠状态下是持续激活的。这意味着我们的大脑从来不会彻底关闭，因而大脑总能维持一定水平的精神活动，即使清醒或睡梦时的意识都有赖于一定活跃程度的大脑激活。
1928年德国精神病学家阿道夫·伯格（Adolf Berger）利用一个放大器和记录仪——即后来所说的脑电图仪，成功地从病人的头皮表面记录到了脑电波，这一领域的研究状况从此大为改观。正如其改变临床神经病学一样，脑电图也让睡眠和梦科学发生了彻底变革，因为它为评估癫痫患者和正常个体大脑动态活动提供了客观工具。图2对脑电图和现代睡眠科学研究的其他测量指标作了图示说明。人们对伯格提出质疑，认为他所谓的“脑电波”只是运动伪差或肌肉活动的假象，而伯格通过显示脑电图在睡眠状态下出现独特变化而赢得了胜利。简而言之，行为学上的睡眠与脑电波的频率减慢和幅度增大趋势有着固定不变的联系，这一变化标志着我们现在所说的慢波睡眠或非快动眼睡眠的开始。
脑电图问世不久就被当今睡眠实验室的先驱者们用于进行睡眠研究。记录生理指标的能力在20世纪增长得如此之快，以至于我们几乎忘记了早期的装置是多么简单，而先驱们利用这些装置获得了多么惊人的发现。今天的多导记录仪都直接源自“伯格的发明”，一个所谓的电压表可将电信号强度增加3级，使体表微电压的范围达到记录仪需要的电压范围。脑电图的测量指标包括广为人知的原先记录心脏活动的心电图（ECG）及从中发展出记录眼球运动的眼电图（EOG）和记录肌张力活动的肌电图（EMG）。
