レム睡眠中に出る脳波であるシータ波は、脳の海馬と呼ばれる部位で記憶の形成に重要な役割を担っていると考えられています。レム睡眠だけを取らないようにすると、記憶の定着が難しくなったと報告されています^2）。
また、レム睡眠中には、海馬において記憶の忘却も行われているという報告もあります^3）。

深いノンレム睡眠中に出る脳波であるデルタ波を電気的に増強すると、記憶の固定化も増強されることがわかっています^{4, 5）}。
また、ノンレム睡眠中のデルタ波と低振動波（デルタ波より遅い周波数の波：0.2～1Hz）は、それぞれ記憶の弱体化と統合を促すという報告もあります^6）。