Los refranes populares pueden reflejar la noción de que los recuerdos remodelados producen nuevas asociaciones creativas por la mañana, y que el rendimiento a menudo mejora después de un intervalo de tiempo que incluye el sueño. Los estudios actuales demuestran que un sueño saludable produce un aumento significativo del rendimiento dependiente del aprendizaje. La idea es que el sueño ayuda al cerebro a editar su memoria, buscando patrones importantes y extrayendo reglas generales que podrían describirse como «lo esencial», e integrando esto con la memoria existente. La hipótesis de la «escala sináptica» sugiere que el sueño juega un papel importante en la regulación del aprendizaje que ha tenido lugar mientras estaba despierto, lo que permite un almacenamiento más eficiente y efectivo en el cerebro, haciendo un mejor uso del espacio y la energía.

El sueño saludable debe incluir la secuencia y proporción apropiadas de las fases NREM y REM, que desempeñan diferentes funciones en el proceso de consolidación y optimización de la memoria. Durante una noche normal de sueño, una persona alternará entre períodos de sueño NREM y REM. Cada ciclo dura aproximadamente 90 minutos y contiene un período de sueño REM de 20-30 minutos. El sueño NREM consiste en las etapas del sueño 1-4, y es donde se puede observar el movimiento. Una persona todavía puede mover su cuerpo cuando está en sueño NREM. Si alguien que duerme se da vuelta, se lanza o se da vuelta, esto indica que está en sueño NREM. El sueño REM se caracteriza por la falta de actividad muscular. Los estudios fisiológicos han demostrado que, aparte de los espasmos ocasionales, una persona en realidad se paraliza durante el sueño REM. En el aprendizaje de habilidades motoras, un intervalo de sueño puede ser crítico para la expresión de ganancias de rendimiento; sin sueño, estas ganancias se retrasarán.

Los recuerdos procedimentales son una forma de memoria no declarativa, por lo que se beneficiarían más del sueño REM de onda rápida. En un estudio, se ha demostrado que los recuerdos procedimentales se benefician del sueño. Los sujetos se probaron usando una tarea de golpeteo, donde usaron sus dedos para tocar una secuencia específica de números en un teclado, y sus actuaciones se midieron por precisión y velocidad. Esta tarea de tocar con los dedos se utilizó para simular el aprendizaje de una habilidad motora. El primer grupo se hizo la prueba, se volvió a hacer la prueba 12 horas después mientras estaba despierto, y finalmente se hizo la prueba otras 12 horas más tarde con sueño entre medias. El otro grupo fue probado, analizado de nuevo después de 12 horas con el sueño en el medio, y entonces reevaluados después de 12 horas mientras esté despierto. Los resultados mostraron que en ambos grupos, solo hubo una ligera mejoría después de una sesión de vigilia de 12 horas, pero un aumento significativo en el rendimiento después de que cada grupo durmió. Este estudio da evidencia de que el sueño REM es un factor significativo en la consolidación de los recuerdos de procedimientos de habilidades motoras, por lo tanto, la privación del sueño puede afectar el rendimiento en una tarea de aprendizaje motor. Este decremento de memoria resulta específicamente de la pérdida de la etapa 2, sueño REM.

También se ha demostrado que la memoria declarativa se beneficia del sueño, pero no de la misma manera que la memoria procedimental. Los recuerdos declarativos se benefician del sueño nREM de ondas lentas. Se realizó un estudio en el que los sujetos aprendieron pares de palabras, y los resultados mostraron que el sueño no solo previene el deterioro de la memoria, sino que también fija activamente los recuerdos declarativos. Dos de los grupos aprendieron pares de palabras, luego durmieron o permanecieron despiertos, y se volvieron a probar. Los otros dos grupos hicieron lo mismo, excepto que también aprendieron pares de interferencias justo antes de volver a probarse para tratar de interrumpir los pares de palabras previamente aprendidos. Los resultados mostraron que el sueño fue de cierta ayuda para retener las asociaciones de pares de palabras, mientras que contra el par de interferencias, el sueño ayudó significativamente.

Después de dormir, hay una mayor percepción. Esto se debe a que el sueño ayuda a las personas a volver a analizar sus recuerdos. Se ha descubierto que los mismos patrones de actividad cerebral que ocurren durante el aprendizaje ocurren de nuevo durante el sueño, solo que más rápido. Una forma en que el sueño fortalece los recuerdos es eliminando las conexiones menos exitosas entre las neuronas del cerebro. Esta eliminación es esencial para evitar la hiperactividad. El cerebro compensa el fortalecimiento de algunas sinapsis (conexiones)entre neuronas, debilitando otras. El proceso de debilitamiento ocurre principalmente durante el sueño. Este debilitamiento durante el sueño permite fortalecer otras conexiones mientras estamos despiertos. El aprendizaje es el proceso de fortalecer las conexiones, por lo tanto, este proceso podría ser una explicación importante para los beneficios que el sueño tiene en la memoria.

La investigación ha demostrado que tomar una siesta por la tarde aumenta la capacidad de aprendizaje. Un estudio probó a dos grupos de sujetos en una tarea de memoria no declarativa. Un grupo se involucró en el sueño REM, y un grupo no lo hizo (lo que significa que se involucraron en el sueño NREM). Los investigadores encontraron que los sujetos que solo se dedicaron al sueño NREM no mostraron mucha mejoría. Los sujetos que participaron en el sueño REM tuvieron un desempeño significativamente mejor, lo que indica que el sueño REM facilitó la consolidación de recuerdos no declarativos. Un estudio más reciente demostró que una tarea de procedimiento se aprendía y retenía mejor si se encontraba inmediatamente antes de irse a dormir, mientras que una tarea declarativa se aprendía mejor por la tarde.