Демобилизовавшись в октябре 1945 года, Жуве поступил в Медицинский институт в Лионе (под давлением отца, так как вовсе не интересовался ни медициной, ни биологией, а хотел стать путешественником – мореплавателем или ученым-этнографом), который закончил в 1951 году и поступил в ординатуру по нейрохирургии.
В то время, пишет Жуве, о работе мозга было известно не больше, чем если бы «голова была набита ватой». Крупнейшим достижением считалась теория Павлова, согласно которой коре приписывалась главенствующая роль во всем – от обучения до сна, возникающего под влиянием «внутреннего торможения». Однако, прочитав статью Мэгуна и Моруцци (1949), Жуве понял, что открытая ими ретикулярная формация может контролировать многие функции, выступая в качестве «конкурента» коре больших полушарий. Всё еще учась в ординатуре, он стал всё больше и больше увлекаться нейрофизиологией и ставить опыты на кошках. Как ветерану войны ему удалось получить стипендию Фулбрайта и грант французского правительства на поездку в Калифорнию, США, в лабораторию Гораса Мэгуна. В течение года (1954–1955) он проходил стажировку в этой лаборатории, и, как пишет Жуве, это был один из самых счастливых и плодотворных годов в его жизни.
По возвращении в Лион Жуве завершил обучение в ординатуре по двум специальностям – нейрохирургии и неврологии, а в 1962 году, раздобыв немного денег на исследования, организовал небольшую нейрофизиологическую лабораторию.
В 1959 году Мишель Жуве с двумя своими сотрудниками опубликовал небольшую статью на французском языке, в которой описал мышечную атонию у кошек, сопровождающую периоды сна с уплощенной ЭЭГ и быстрыми движениями глаз. Таким образом, был выявлен последний из трех параметров, необходимых для разделения бодрствования и различных фаз и стадий сна, которые и сейчас являются обязательными при регистрации сна (полисомнографии): электроэнцефалограмма (ЭЭГ), электроокулограма (ЭОГ) и электромиограма (ЭМГ). Жуве был не самым первым, хотя и одним из первых, кто в конце пятидесятых годов XX века наблюдал и регистрировал электрофизиологические проявления быстрого (парадоксального, ромбэнцефалического, РЕМ) сна у кошки. Однако именно он по-настоящему понял, какое открытие было сделано, и создал новую, как говорят философы, парадигму. Согласно Жуве, парадоксальный сон (этот термин также принадлежит ему) – не классический сон и не бодрствование, а особое, третье состояние организма, характеризующееся парадоксальным сочетанием активности мозга и расслабления мышц, как бы «активное бодрствование, направленное внутрь».