I den djupaste fasen av sömn sover fostret lugnt och ligger helt stilla. Nervsystemet är då mindre känsligt för stimuli, det finns mindre behov av att finjustera cirkulationen, variabiliteten blir nedsatt och CTG-mönstret saknar de karakteristiska tecknen på ett reaktivt CTG.
Det kan i detta skede vara svårt att bedöma hur fostret mår enbart utifrån CTG-mönstret, och det kan vara svårt att få ett djupt sovande foster att svara på väckningsförsök. När sömnfasen övergår i aktiv, så kallad REM-sömn (Rapid Eye Movement), tillkommer fosterandning och de aktiva rörelserna ökar. I denna sömnfas ses en hjärtfrekvens med accelerationer och ökande variabilitet.
Hos ett vaket foster sker en allmän aktivering via sympatikus och fostret reagerar maximalt på givet stimuli. En fosterspark ger en snabbt efterföljande acceleration och det karakteristiska mönstret med reaktivitet kan ses.
Dessa cykler varar totalt 1½ timme hos ett fullgånget foster, och är kortare hos ett prematurt foster.
Normal sömn Aktiv sömn Vaket foster