筑波大学和京都大学的研究小组在世界上首次成功直接观察到睡眠动物大脑毛细血管中红细胞的流动。结果发现，REM睡眠期间毛细血管中的血流量显着增加。
包括人类在内的哺乳动物的睡眠包括快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠，并且在快速眼动睡眠期间会主动做梦（人类总睡眠时间的约80%为非快速眼动睡眠，约20%为快速眼动睡眠）。迄今为止，有人提出非快速眼动睡眠期间的荷尔蒙环境有助于身体恢复，但快速眼动睡眠对大脑和身体恢复的贡献一直是个谜。
物质的交换是通过毛细血管进行的，它提供大脑所需的血液中的氧气和营养物质，并收集不必要的二氧化碳和废物。研究小组建立了一种技术，可以使用特殊的显微镜（双光子激发显微镜）直接观察小鼠大脑中的微环境，并观察到睡眠小鼠大脑中毛细血管中红细胞的流动......
结果发现，在快速眼动睡眠期间，红细胞流入大脑皮层毛细血管的数量显着增加（近两倍）。人们认为，在快速眼动睡眠期间，大脑皮层中的活性物质交换使大脑精神焕发。成年人REM睡眠率低会增加患痴呆症等的风险，但REM睡眠不足会损害REM睡眠时大脑皮层的活性物质交换，这可能与痴呆的发生有关。该研究还发现腺苷受体（也是咖啡因的靶标物质）在快速眼动睡眠期间增加毛细血管血流量方面的重要性。
预计这项研究的结果将有助于了解痴呆症的发病机制，并有助于开发一种针对快速眼动睡眠的全新治疗方法。
