Jak smartwatch monitoruje sen?

Tagi: Technologie i pojęcia | Smart

30.4.2024 | 7 MIN

Śpimy przez jedną trzecią naszego życia, co pokazuje, jak ważny jest sen. Wiedzą o tym również producenci smartwatchy, dlatego dziś niemal każde inteligentne urządzenie może monitorować sen. W jaki sposób smartwatche monitorują sen, jakie są etapy snu i jak spać lepiej?

Sen jest jedną z podstawowych części naszego życia i potrzebujemy go do życia. Jest to obniżony stan świadomości, podczas którego nasze ciało się regeneruje. Czas snu zmienia się w ciągu naszego życia. Podczas gdy niemowlęta śpią przez większość dnia (18–20 godzin), dzieci w wieku przedszkolnym potrzebują 12 godzin. W przypadku nastolatków czas ten skraca się do 8 godzin, a długość ta pozostaje mniej więcej optymalna dla osoby dorosłej, przy czym czas ten zmniejsza się równoważnie wraz z wiekiem.

Z artykułu dowiesz się:

• Jakie są etapy snu?
• Jakie znaczenie mają poszczególne etapy snu?
• Jak smartwatch rozpoznaje etapy snu?
• Jak poprawić swój sen?

Jakie są etapy snu?

Sen dzieli się na dwie fazy: N-REM i REM.

Sen N-REM (non-rapid-eye-movement) jest również nazywany snem spoczynkowym lub synchronicznym i jest podzielony na trzy do czterech etapów. Sen REM (rapid-eye-movement) jest również nazywany snem paradoksalnym i towarzyszą mu szybkie ruchy gałek ocznych (stąd nazwa obu etapów).

Te dwa etapy występują naprzemiennie w około 90-minutowych cyklach, które powtarzają się od czterech do pięciu razy w ciągu nocy.

Źródło: Sleep Foundation

Faza N-REM

We wczesnych etapach snu N-REM (aktywność mózgu theta i delta) znajdujemy się na granicy między czuwaniem a snem. Ponieważ nasz mózg jest nadal aktywny, pamięć poprawia się, nawet skuteczniej niż w ciągu dnia. Ale oprócz tego pojawiają się również kreatywne myśli, spostrzeżenia itp. Na tym etapie zaczynamy tracić orientację w otoczeniu, ale nadal jesteśmy w stanie dość szybko reagować.

Każdy stan świadomości można zmierzyć częstotliwością fal mózgowych w jednostkach herca. Im niższa częstotliwość, tym mniejsza aktywność mózgu, a zatem głęboki sen wiąże się z najniższą częstotliwością. Zasypianie wiąże się z rytmem theta, który ma częstotliwość 4–7 Hz, podczas gdy głęboki sen wiąże się z rytmem delta, który z kolei działa z częstotliwością 0,5–3 Hz.

Szanse na przebudzenie stopniowo maleją, gdy wchodzimy w sen powierzchowny, a następnie wraz ze stopniową utratą świadomości przechodzimy w sen umiarkowany do głębokiego. Cały proces od zaśnięcia do rozpoczęcia snu głębokiego trwa około 30 minut.

• 1. Zasypianie (fale theta)
• 2. Sen powierzchowny (fale theta)
• 3. Średnio głęboki sen (mieszanka fal theta i delta)
• 4. Głęboki sen (dominują fale delta)

Faza REM

Po fazie N-REM następuje faza REM, która nazywana jest snem paradoksalnym, ponieważ śpimy, ale nasz mózg pracuje na częstotliwościach typowych dla stanu czuwania (co jest paradoksem).

Podczas gdy faza N-REM działa w rytmach theta i delta, faza REM jest bardziej zbliżona do rytmów alfa (8–13 Hz) i beta (14 Hz i więcej). Rytm alfa jest związany z odpoczynkiem i relaksem, podczas gdy w rytmie beta nasz mózg pracuje na czuwaniu przez większość dnia.

W fazie REM nasze ciało jest zrelaksowane, ale występuje ruch twarzy, opuszków palców u rąk i nóg. Tętno jest szybsze, podobnie jak oddech, który jest również mniej regularny. Najbardziej specyficzną cechą tej fazy jest jednak szybki ruch gałek ocznych (Rapid-Eye-Movement). W tej fazie również śnimy. Z tego powodu prawdopodobnie występuje szybki ruch gałek ocznych, ponieważ próbuje on naśladować wszystko, co dzieje się w snach.

Jakie znaczenie mają poszczególne fazy snu?

Zacznijmy od fazy N-REM. W tej fazie nasze ciało przechodzi w tryb "oszczędzania energii". Nasze ciało, w tym mózg, zużywa znacznie mniej energii. Nasze ciało jest zatem w stanie znacznie lepiej się zrelaksować i naładować, co następnie wykorzystuje w stanie czuwania. Faza ta jest ważna dla sportowców, ponieważ to właśnie w niej następuje regeneracja.

W fazie N-REM nasz mózg konsoliduje nowe wspomnienia i umiejętności. Jednocześnie przetwarza te bodźce, aby można je było wykorzystać w przyszłej nauce. Jedna z teorii głosi, że nasza aktywność w ciągu dnia tworzy połączenia neuronowe, a powolne fale mózgowe (typowe dla snu N-REM) dostosowują te ścieżki, aby były użyteczne w kolejnych dniach. Ponieważ osoby starsze mają coraz mniej głębokiego snu, więc wydaje się sensowne, że zdolność uczenia się spada wraz z wiekiem.

Faza REM może być uważana za fazę recyklingu. W tej fazie nasz mózg "przetwarza" wszystkie informacje zdobyte w ciągu dnia i decyduje, które z nich nadać priorytet lub całkowicie usunąć. W tej fazie również śnimy, a według kilku teorii sny pomagają nam przetwarzać emocje.

Jednocześnie faza REM rozwija nasz mózg, być może dlatego noworodki spędzają w niej większość swojego snu. Teorię tę potwierdza również fakt, że im mniej rozwinięty jest mózg zwierzęcia, tym mniej snu REM potrzebuje. Ponieważ faza ta jest tak podobna do czuwania (ze względu na wysokie częstotliwości w mózgu) i zwiększa się wraz ze zbliżaniem się poranka, uważa się, że przygotowuje nasz układ nerwowy do funkcjonowania w stanie czuwania.

W jaki sposób smartwatch rozpoznaje fazy snu i na ile jest dokładny?

Od razu należy powiedzieć, że zegarek nie monitoruje snu, a jedynie szacuje ilość snu i czas spędzony w każdej fazie. Dlaczego? Ponieważ sen można zmierzyć tylko za pomocą EEG (elektroencefalogramu), który wykrywa fale mózgowe i na tej podstawie można określić, na jakich etapach i fazach snu aktualnie się znajdujesz. Inne zmienne, takie jak tętno, natlenienie krwi, ruchy ciała itp. są również wykorzystywane w dokładnych badaniach. Ten rodzaj badania nazywany jest polisomnografią.

Inteligentne zegarki mierzą tylko drugorzędne "zjawiska", które towarzyszą każdej fazie, a zatem zawsze są tylko gorszymi lub lepszymi szacunkami.

Podstawowe monitorowanie snu jest obsługiwane przez inteligentne urządzenia wykorzystujące akcelerometr, który wykrywa ruch użytkownika (metoda badania zwana aktygrafią). Idea tego monitorowania jest prosta – jeśli się nie ruszasz, śpisz, jeśli się ruszasz, nie śpisz. Jednak za pomocą akcelerometru jesteśmy w stanie do pewnego stopnia oszacować długość snu, a nie jego poszczególne etapy. Nawet długość snu jest wątpliwa, ponieważ w stanie czuwania można leżeć bez ruchu.

27.6.2024
Akcelerometr – Dlaczego znajduje się w smartwatchu?

Jednak przez większość czasu smartwatche będą używać akcelerometru tylko do rozpoczęcia monitorowania, ponieważ jest to wskazówka, że użytkownik już śpi, ponieważ się nie porusza. Następnie pojawia się kolejny czujnik, czyli czujnik tętna, który może również oszacować różne etapy snu, ale nie wszystkie. Dlatego często widzimy smartwatche szacujące tylko fazę lekką, głęboką lub czuwania. Lepsze smartwatche dodają fazę REM do monitorowania.

22.7.2024
Całodzienny pomiar tętna za pomocą smartwatcha

10.7.2024
Pomiar stresu i zmienności tętna za pomocą smartwatcha

Poszczególne fazy można rozróżnić na podstawie tętna i jego zmienności.

W lekkim śnie nasze tętno jest wyższe niż w głębokim śnie. Jeśli więc nastąpi spadek, zegarek zarejestruje to jako głęboki sen (w połączeniu ze wskazaniem, że się nie poruszamy). Z kolei w fazie REM nie jest tak, że nasze ciało jest idealnie sztywne, a jednocześnie pojawiają się nieregularności w tętnie i jego zmienność. Jednocześnie oddychanie jest mniej regularne, co można oszacować właśnie na podstawie zmienności tętna. Kiedy wdychamy powietrze, serce kurczy się, kiedy wydychamy powietrze, czas pomiędzy uderzeniami serca wydłuża się.

Monitorowanie różni się oczywiście w zależności od marki, ponieważ każdy producent stosuje nieco inne algorytmy.

Uważam, że Garmin i Polar są tytanami monitorowania snu, ponieważ mogą oszacować wszystkie etapy snu, werbalnie ocenić sen i dodatkowo ocenić go w skali od 0 do 100. Jednocześnie obie marki mierzą tętno co sekundę.

Ocena snu w aplikacji Garmin Connect.

Kolejną marką z przyzwoitym monitorowaniem snu jest Huawei, który oferuje mniej więcej to samo, a także mierzy tętno co sekundę.

Tuż za nią plasuje się marka Coros, która według mnie nie ma tak szczegółowego monitorowania i nie oferuje oceny snu. Xiaomi i Amazfit również mają przyzwoite monitorowanie snu, ale tam trochę przeszkadza mi fakt, że pomiar tętna odbywa się tylko co minutę.

Amazfit – Coros – Xiaomi

Jak poprawić swój sen?

Oczywiście sen powinien być jak najlepszy, bo znacząco wpływa na jakość naszego życia, treningów itp. Co więc możemy zrobić, aby osiągnąć jak najlepszy sen?

Jednym z głównych czynników wpływających na jakość snu jest stres. Pomóc może ogólna relaksacja lub ćwiczenia oddechowe (w ciągu dnia lub przed snem).

Na sen duży wpływ ma również styl życia. Zdecydowanie pomaga codzienne ćwiczenie, zdrowe odżywianie, ograniczenie alkoholu i kofeiny oraz nie spożywanie dużych posiłków co najmniej 2 godziny przed pójściem spać. Przerywany post również pomaga niektórym osobom.

Ważne jest, aby przestrzegać rutyny, aby idealnie o tej samej porze kłaść się spać i o tej samej porze wstawać. Pomocne jest również nieużywanie urządzeń elektronicznych emitujących niebieskie światło przez co najmniej godzinę przed snem i wykonywanie relaksujących czynności, takich jak czytanie książki. Jeśli nie możesz uniknąć niebieskiego światła, polecam zakup okularów, które je blokują. Naturalne suplementy wspomagające sen (takie jak dziurawiec, waleriana, rumianek itp.) mogą zdecydowanie pomóc.

Upewnij się, że śpisz w przewietrzonym pokoju, a utrzymanie odpowiedniej temperatury (18–22°C) również pomaga. Zakup odpowiedniego materaca również może pomóc – według kilku badań, bardziej miękkie niż twarde materace są lepsze.

Źródła:

• https://www.sleepfoundation.org
• Fizjologia snu, Anna Barošová, Wydział Nauki, Uniwersytet Masaryka w Brnie - Instytut Biologii Eksperymentalnej, 2007 r.
• https://xm.cz/blog/jak-chytre-hodinky-a-naramky-meri-spanek-a-proc-nemohou-byt-presne/