Jak chytré hodinky monitorují spánek?

Tagy: Technologie a pojmy | Chytré

Dominik Hok | 13.7.2023 | 7 MIN | 15x komentář

Třetinu našeho života prospíme, což nasvědčuje tomu, jak je spánek důležitý. To ví i výrobci chytrých hodinek, a proto dnes snad každé chytřejší zařízení dokáže monitorovat spánek. Jak chytré hodinky monitorují spánek, jaké jsou spánkové fáze a jak lépe spát?

Spánek je jednou ze základních částí našeho života a ke svému životu jej také potřebujeme. Jedná se o snížený stav vědomí, při kterém dochází k regeneraci našeho organizmu. Časová potřeba spánku se v průběhu života mění. Zatímco kojenci prospí většinu dne (18–20 hodin), předškolní děti vyžadují 12 hodin. U dospívajících se doba zkrátí na 8 hodin a tato délka zůstává víceméně optimální i pro dospělého člověka, přičemž se doba zkracuje ekvivalentně se stárnutím.

V článku se dozvíte:

• Jaké jsou spánkové fáze?
• V čem jsou jednotlivé spánkové fáze důležité?
• Jak chytré hodinky rozeznávají spánkové fáze?
• Jak vylepšit svůj spánek?

Jaké jsou spánkové fáze?

Spánek se rozděluje do dvou fází: N-REM a REM.

N-REM spánek (non-rapid-eye-movement) se také nazývá spánek klidový či synchronní a rozděluje se do tří až čtyř stádií. REM spánek (rapid-eye-movement) se také nazývá spánek paradoxní a provází jej rychlý pohyb očí (z čehož se také odvozuje název obou fází).

Obě tyto fáze se střídají ve zhruba 90minutových cyklech, které se čtyřikrát až pětkrát během noci opakují.

Zdroj: Sleep Foundation

N-REM fáze

V počátečních stádiích N-REM spánku (mozková aktivita typu theta a delta) jsme na pomezí bdělosti a spánku. Díky tomu, že je náš mozek ještě aktivní, dochází ke zlepšení paměti, a to ještě efektivněji než během dne. Kromě toho ale přichází i kreativní myšlenky, prozření aj. V této fázi začínáme ztrácet přehled o okolí, ale jsme ještě schopní poměrně rychlé reakce.

Každý stav vědomí je měřitelný frekvencí mozkových vln v jednotkách Hertz. Čím je nižší frekvence, tím menší je mozková aktivita, a proto je hluboký spánek spojen s nejnižší frekvencí. Usínání je spojeno s theta rytmem, což je frekvence 4–7 Hz, zatímco hluboký spánek s delta rytmem, který zase pracuje na frekvenci 0,5–3 Hz.

Šance na probuzení se postupně snižuje, když přejdeme do povrchního spánku a poté s postupnou ztrátou vědomí přecházíme do středně hlubokého až hlubokého spánku. Celý proces od usínání až po začátek hlubokého spánku zabírá zhruba 30 minut.

• 1. Usínání / Dřímota (theta vlny)
• 2. Povrchní spánek (theta vlny)
• 3. Středně hluboký spánek (směs theta a delta vln)
• 4. Hluboký spánek (převažují delta vlny)

REM fáze

Po N-REM fází přichází na řadu fáze REM, která se nazývá paradoxním spánkem, jelikož spíme, ale náš mozek pracuje na frekvencích, které jsou typické pro bdělý stav (což je paradox).

Zatímco N-REM fáze pracuje v theta a delta rytmech, REM fáze se přibližuje spíše rytmům alfa (8–13 Hz) a beta (14 Hz a více). Alfa rytmus je spojen s odpočinkem a uvolněním, zatímco v beta rytmu pracuje náš mozek v bdělosti po většinu dne.

V REM fázi je naše tělo uvolněné, ale dochází k pohybům v obličeji a konečcích prstů rukou i nohou. Srdeční rytmus je zrychlený, stejně jako dýchání, které je zároveň i méně pravidelné. Nejspecifičtějším znakem této fáze je ale rychlý pohyb očí (Rapid-Eye-Movement). V této fázi také sníme. Z tohoto důvodu pravděpodobně dochází k rychlému pohybu očí, jelikož se snaží sledovat vše, co se děje ve snech.

V čem jsou jednotlivé spánkové fáze důležité?

Začněme N-REM fází. V této fázi naše tělo přechází do "úsporného" módu. Naše tělo, včetně našeho mozku, využívá mnohem méně energie. Naše tělo tedy dokáže mnohem lépe relaxovat a načerpává energii, kterou pak v bdělosti využívá. Táto fáze je důležitá pro sportovce, jelikož v ní dochází k regeneraci.

V N-REM fázi náš mozek upevňuje nové vzpomínky a dovednosti. Zároveň tyto podněty zpracovává tak, aby byly využitelné při budoucím učení. Jedna z teorií říká, že naše aktivita během dne vytváří nervová spojení a pomalé mozkové vlny (které jsou typické pro N-REM spánek) tyto dráhy upravují, aby byly použitelné i následující dny. Jelikož starší lidé mají čím dál méně hlubokého spánku, dává tedy smysl, že schopnost učení s věkem klesá.

REM fáze se dá považovat za fázi recyklace. V této fázi náš mozek "procesuje" všechny informace získané během dne a rozhoduje, které upřednostní, anebo úplně smaže. V této fázi také sníme a podle několika teorií nám sny pomáhají se zpracováváním emocí.

Zároveň REM fáze vyvíjí náš mozek, což je možná také důvod, proč novorozenci stráví většinu spánku právě v této fázi. Teorii potvrzuje také to, že čím méně vyvinutý mozek živočich má, tím méně REM spánku vyžaduje. Jelikož je tato fáze tak podobná bdělosti (díky vysokým frekvencím v mozku) a s blížícím se ránem ji přibývá, podle všeho připravuje náš nervový systém na fungování v bdělosti.

Jak chytré hodinky rozeznávají spánkové fáze a jak je to přesné?

Hned na začátek je důležité říci, že hodinky nemonitorují spánek, ale pouze odhadují, jak jste se vyspali a kolik času jste strávili v jednotlivých fázích. Proč? Jelikož spánek se dá změřit pouze za použití EEG (elektroencefalogramu), který snímá mozkové vlny a podle toho se dá určit, v jakých fázích a stádiích spánku se zrovna nacházíme. Při důkladných vyšetřeních se používají i další proměnné, jako náš srdeční tep, okysličení krve, pohyby těla aj. Tomuto způsobu vyšetření se říká polysomnografie.

Chytré hodinky měří pouze sekundární "jevy", které provází jednotlivé fáze, a proto se vždy jedná pouze o horší či lepší odhady.

Základní monitoring spánku zvládají chytrá zařízení pomocí akcelerometru, který snímá váš pohyb (způsob vyšetření se nazývá aktigrafie). Myšlenka tohoto monitoringu je jednoduchá – když se nehýbete, spíte, když ano, nespíte. Pomocí akcelerometru jsme ale schopni do jisté míry odhadnout délku spánku, nikoliv jednotlivé fáze. I délka spánku je na pováženou, protože můžete ležet nehybně v bdělosti.

25.7.2023 - Dominik Hok
Akcelerometr – Proč je v chytrých chodinkách?

Chytré hodinky ale většinu času použijí akcelerometr pouze k zahájení monitoringu, protože se jedná o podnět, že uživatel už spí, jelikož se nehýbe. Poté přijde na řadu další senzor a tím je snímač tepové frekvence, který dokáže odhadovat i jednotlivé fáze spánku, ale ne všechny stádia spánku. Proto se setkáme s tím, že chytré hodinky často odhadují jen lehkou, hlubokou fázi nebo bdělost. Lepší chytré hodinky doplňují monitoring ještě o REM fázi.

12.7.2023 - Dominik Hok
Celodenní měření srdeční tepové frekvence chytrými hodinkami

12.7.2023 - Dominik Hok
Měření stresu a variability srdečního tepu chytrými hodinkami

Jednotlivé fáze se dají rozeznat právě na základě srdečního tepu a jeho variability.

V lehkém spánku je naše srdeční tepová frekvence vyšší než v hlubokém spánku. Pokud tedy přijde pokles, hodinky to zaznamenávají jako hluboký spánek (v kombinaci s údajem, že se nehýbeme). V REM fázi zase neplatí, že by naše tělo bylo dokonale strnulé a zároveň vznikají nepravidelnosti v naší tepové frekvenci a také její variabilitě. Zároveň je méně pravidelné i dýchání, které se dá odhadnout právě podle variability srdečního tepu. Při nádechu se totiž srdce stáhne, při výdechu se zase doba mezi jednotlivými údery srdce prodlouží.

14.6.2023 - Dominik Hok
Dýchání a dýchací cvičení – Proč to sledovat a jak to chytré hodinky měří?

Monitoringy se samozřejmě značka od značky liší, jelikož každý výrobce používá trochu jiné algoritmy.

Za titány v monitoringu spánku považuji značky Garmin a Polar, jelikož dokážou odhadnout všechny spánkové fáze, spánek slovně zhodnotí a navíc jej ohodnotí na stupnici od 0 do 100. Zároveň obě značky měří srdeční tep každou vteřinu.

Vyhodnocení spánku v aplikaci Garmin Connect.

Další značkou se slušným monitoringem spánku je Huawei, který nabízí víceméně to stejné a také měří tep každou vteřinu.

V těsném závěsu je značka Coros, která za mě nemá monitoring tolik podrobný a nenabízí zhodnocení spánku. Slušné monitoringy spánku mají i značky Xiaomi a Amazfit, ale tam mi trochu vadí, že měření tepu probíhá pouze každou minutu.

Amazfit – Coros – Xiaomi

Jak vylepšit svůj spánek?

Samozřejmě, že spánek by měl být co nejkvalitnější, protože výrazně ovlivňuje kvalitu našeho života, tréninku aj. Co tedy dělat, abychom docílili co nejlepšího spánku?

Jedním z velkých faktorů ovlivňujících kvalitu spánku je stres. Může pomoci obecná relexace nebo třeba dýchací cvičení (ať už během dne nebo před spaním).

Spánek silně ovlivňuje také životospráva. Určitě pomůže denně cvičit, jíst zdravě, omezit alkohol i kofein a nejíst větší jídla alespoň 2 hodiny předtím, než jdete spát. Některým pomůže také přerušovaný půst.

Důležité je dodržovat režim tak, ať ideálně ve stejnou dobu chodíte spát a kdy vstáváte. Pomáhá také alespoň hodinu před spánkem nepoužívat elektronická zařízení vyzařující modré světlo a věnovat se relaxační činnosti, jako je třeba čtení knihy. Pokud se modrému světlu nemůžete vyhnout, doporučuji si pořídit brýle, které jej blokují. Rozhodně pomůžou i přírodní doplňky stravy, které podporují spánek (jako třeba třezalka, kozlík lékařský, heřmánek aj.).

Určitě dbejte na spánek ve vyvětrané místnosti a pomáhá také udržování správné teploty (18–22°C). Může pomoci i nákup správné matrace – podle několika výzkumů je lepší spíše měkčí než tvrdší matrace.

Zdroje:

• https://www.sleepfoundation.org
• Fyziologie spánku, Anna Barošová, Přírodovědecká fakulta Masarykovy univerzity v Brně – Ústav experimentální biologie, 2007
• https://xm.cz/blog/jak-chytre-hodinky-a-naramky-meri-spanek-a-proc-nemohou-byt-presne/