Originalmente llamado así por la apariencia ostensiblemente contradictoria de movimientos oculares rápidos y actividad cortical rápida de bajo voltaje durante el sueño conductual, el sueño paradójico o el sueño de movimiento ocular rápido, representa un tercer estado distinto, además del sueño de vigilia y de onda lenta, en mamíferos y aves. Es un estado generado internamente de activación central tónica y fasica intensa que es contemporáneo con la inhibición de la entrada sensorial y la salida motora. En los primeros estudios, se estableció que el estado de sueño paradójico se generaba dentro del tronco cerebral, y particularmente dentro del puente. Los estudios farmacológicos indicaron un papel importante de la acetilcolina como neurotransmisor en la generación de este estado. Las inyecciones locales de agonistas colinérgicos en el tegmento pontino desencadenaron un estado de sueño paradójico marcado por picos fásicos ponto-genículo-occipitales en asociación con activación cortical y atonía del músculo del cuello. Tras la identificación inmunohistoquímica de neuronas que contienen colina acetil transferasa y su localización al tegmento mesencefálico ponto dorsolateral, se podrían realizar lesiones neurotóxicas de este grupo de células colinérgicas principales para evaluar su importancia en el sueño paradójico. La destrucción de la mayoría de las células colinérgicas, que se concentran dentro de los núcleos tegmental laterodorsal y tegmental pedunculopontino, pero que se extienden también hacia el locus coeruleus y los núcleos parabraquiales en el gato, resultó en una pérdida o disminución del estado de sueño paradójico, aumento ponto-genículo-occipital y atonía del músculo del cuello. Estos déficits se correlacionaron con la pérdida de neuronas colina acetiltransferasa-inmunorreactivas en la región, para corroborar los resultados de estudios farmacológicos y estudios de registro de una sola unidad que indican un papel activo de estas células colinérgicas en la generación del sueño paradójico y sus componentes. Estas células proporcionan una inervación colinérgica a toda la formación reticular del tronco encefálico que puede ser crítica en la generación del estado que implica el reclutamiento de poblaciones masivas de neuronas reticulares. Las proyecciones ascendentes mayores en el tálamo, incluido el geniculado lateral, pueden proporcionar los medios por los cuales la activación fásica (incluidas las espigas ponto-genículo-occipitales) y tónica se comunica en parte a la corteza cerebral. Las proyecciones descendentes a través del tegmento pontino dorsolateral caudal y en la formación reticular medial medial pueden estar implicadas en el inicio de la inhibición sensomotora. Aunque parece que las neuronas colinérgicas pontomesencefálicas juegan un papel importante y activo en la generación del sueño paradójico, este papel puede estar condicionado a la inactividad simultánea de las neuronas de noradrenalina y serotonina, evidencia para la cual se deriva de estudios farmacológicos y de registro.(RESUMEN TRUNCADO A 400 PALABRAS)