Evidências de que o ritmo teta codifica a memória durante o sono REM decorrem não somente de pesquisas neurocientíficas, mas também da evolução. A emergência de um mecanismo neural que processa a memória durante o sono REM sugere diferenças na anatomia do cérebro entre mamíferos com esta característica do ciclo do sono e aqueles sem. De fato, essas diferenças existem claramente entre o equidna e os marsupiais e placentários.
O equidna tem uma grande extensão de circunvoluções do córtex pré-frontal, maior em relação ao resto do cérebro quando comparado com qualquer outro mamífero, inclusive humanos. Acredito que esta grande extensão de córtex pré-frontal seja necessária para o desempenho de uma função dupla: reagir a entrada de informação de forma adequada, baseada na experiência passada; e avaliar e armazenar informações novas para auxiliar a sobrevivência futura. Sem o ritmo teta durante o sono REM, o equidna não seria capaz de processar informação enquanto dorme. (O equidna, entretanto, exibe o ritmo teta quando procura comida.) Para que habilidades superiores se desenvolvessem, seria preciso que o córtex pré-frontal se tornasse cada vez maior - ultrapassando a capacidade da caixa craniana - a menos que surgisse outro mecanismo cerebral.
O sono REM pode ter fornecido esse novo mecanismo, permitindo que o processamento da memória ocorra "off-line". Concomitante ao desenvolvimento aparente do sono REM nos mamíferos marsupiais e placentários, houve uma notável mudança neuroanatômica: o córtex pré-frontal foi dramaticamente reduzido. Menos dele era exigido para processar a informação. Esta área do cérebro pôde se desenvolver no sentido de proporcionar habilidades de percepção avançadas em espécies superiores.
A natureza do sono REM apóia este argumento evolutivo. Durante o dia, os animais colhem informações que envolvem locomoção a movimentos oculares. O reprocessamento desta informação durante o sono REM não seria facilmente separado da locomoção relacionada à experiência - tal dissociação exigiria excessiva revisão do circuito cerebral. Assim, a locomoção teve de ser suprimida pela inibição dos neurônios motores. O potencial de movimentos oculares, similarmente às ondas PGO, acompanha o movimento rápido dos olhos durante a vigília e também durante o sono REM. A função desses sinais ainda não foi determinada, mas podem servir para alertar o córtex visual sobre a informação que chega quando o animal está acordado, assim como refletir o reprocessamento desta informação durante o sono REM. Seja como for, as ondas PGO não perturbam o sono e não precisaram ser suprimidas - diferentemente dos neurônios motores.