Bilim adamları beyindeki molekülleri takip ediyor ve beynin sırasıyla hangi işleri yaptığını, "PET scan" tekniğiyle çözümleyebiliyorlar. Uygulanan yöntem sonucunda rüyaların asetilkolin, pinolin, serotonin, dimetiltriptamin, melatonin ve β-karbolin moleküllerinin sürekli olarak değişik seviyelerde olması sonucunda oluştuğunu söylemişlerdir. NREM ve REM uykularına geçişi yönetenler, belirtilen moleküllerdir. Beynin üst kısmı görülen rüyadaki sesten, görüntüden ve duygulardan sorumludur. Rüya görmemizi tetikleyen en önemli bölge ise, beynin alt kısmında bulunan "pons" adındaki bölgedir. Gördüğümüz her rüya, "pons" tarafından tetiklenme sonucunda oluşur. Beynin orta merkezindeki moleküller, beynin üst merkezini harekete geçiriyor ve rüya görmemiz sağlanıyor. Beyin kabuğunda bulunan ses ve görüntü merkezi, rüya sırasında önemli görevler üstlenmektedir.
REM uykusunda olduğumuz sırada, beyne giden kan akımında %17'ye varan yükselmeler gözlenmiştir. Beyin sapı reflekslerden, ön beyin de limbik sistemden ve entelektüel düşünceden sorumludur, bu iki bölge rüya sırasında en fazla kan akımını sağlayan bölgelerdir. Hipokampus ve amigdala limbik sistem içerisinde bulunmaktadır ve bunlar rüya sırasında korkularımızın, duygusallığımızın veya neşemizin ortaya çıkmasını yönetmektedirler. Prefrontal, beynin ön tarafında bulunmaktadır ve günlük yaşamda yaptıklarımızla sorumlu olan bölgedir. Bu bölge özellikle NREM uykusunda işlevde bulunmaz. Ancak REM uykusu sırasında oldukça aktif bir hal almaktadır.
REM uykusu sırasında beynin algılama işlevi en aza iner. Bu nedenle REM uykusu sırasında dış ortamdan kaynaklı sesleri veya ışıkları zor algılarız. Aslında bu durumda dış dünya ile aramızdaki bağ tamamen ortadan kalkıyor. Bu süreç içerisinde kaslarımızı da kullanamıyoruz. Gözlerimiz hariç, geri kalan bölgelerimiz kısa süreli olarak felç duruma geçiyor. Rüya gördüğümüz sırada oluşan sesler, "temporal" olarak bilinen bölgeden kaynaklanmaktadır. Bu bölge, beynin yan tarafında bulunmaktadır.
"Oksipital" olarak bilinen, beynin arka tarafındaki bölgenin rüya sırasında fazla kan akımı sağladığı, PET yöntemiyle yapılan araştırmalarda gözlemlenmiştir. Görmekten sorumlu olarak tutulan merkez, bu bölge içerisindedir. Rüya gördüğümüz sırada, beynin birçok bölgesi harekete geçer, bu etkileşimi sağlayan ise "asetilkolin"dir ve etkisini yitirdiğinde, noradrenalin ve serotonin'e bağlı olarak da rüyamız sonlanır.
Rüya esnasında işitme ve görme merkezlerimiz yoğun olarak çalışır ve bu bölgeler limbik ve talamus sistemiyle yakın bağlar kurar. Rüya sırasında gördüklerimiz ve duyduklarımız daha önceden hafızamızda bulunanlardan kaynaklanmaktadır. Beyin, rüya sırasında birçok kayıtlı bilgiyi kullanarak sesler duymamızı ve çeşitli görüntüler görmemizi sağlar. Duyduklarımıza ve gördüklerimize duygusal anlamlar yükleyen sistem ise, limbik sistemidir. Bilinçten sorumlu, beynin ön kısmında bulunan merkezler de görüntüleri ve sesleri bir düzen içerisine sokmaktan sorumludur. Daha önce, gün içerisinde gördüklerimiz ve duyduklarımız üzerine, bambaşka bir senaryo yazılıyor. Ancak her zaman gördüğümüz rüyalar bir anlam ifade edemeyebilir ve gören kişi hiçbir şey anlayamayabilir. Hem akılcı, hem de anlaşılması zor rüyalar görülebilir.
Rüyalar, genel olarak birtakım moleküllerin baskı ve uyarıcı mesajlarından kaynaklanır. NREM uykusunda, NREM uykusundan REM uykusuna geçişte ve REM uykusu sırasında birçok molekül farklı, farklı bölgeleri uyarır. Rüya sırasında neşeli, üzgün veya kızgın olmamız sürekli olarak beynin farklı bölgelerinin uyarılmasından kaynaklanır.
Rüyaları neden gördüğümüz, bize neler ifade ettikleri ve amaçları tam olarak bilinmemektedir. Tüm bilim adamlarının hemfikir olduğu ve kesin olarak söyleyebileceğimiz şey ise, rüyaların gerçekten insanlar ve hayvanlar için önemli olduğudur. Rüya mekanizmasını çözümlemenin, insan beynini çözümlemede önemli bir role sahip olacağını savunmaktadırlar.
