Ako smart hodinky monitorujú spánok?

Tagy: Technológie a pojmy | Inteligentné

Dominik Hok | 18.3.2024 | 7 MIN

Spíme tretinu nášho života, čo dokazuje, aký je spánok dôležitý. Vedia to aj výrobcovia smart hodiniek, a preto dnes takmer každé inteligentné zariadenie dokáže monitorovať spánok. Ako inteligentné hodinky monitorujú spánok, aké sú fázy spánku a ako lepšie spať?

Spánok je jednou zo základných súčastí nášho života a potrebujeme ho k životu. Je to znížený stav vedomia, počas ktorého sa naše telo regeneruje. Načasovanie spánku sa v priebehu nášho života mení. Zatiaľ čo dojčatá spia väčšinu dňa (18 až 20 hodín), predškoláci potrebujú 12 hodín. U dospievajúcich sa čas skracuje na 8 hodín a táto dĺžka zostáva viac-menej optimálna pre dospelého človeka, pričom so starnutím sa čas ekvivalentne skracuje.

V článku sa dozviete:

• Aké sú fázy spánku?
• Aký význam majú jednotlivé fázy spánku?
• Ako inteligentné hodinky rozpoznávajú fázy spánku?
• Ako zlepšiť svoj spánok?

Aké sú jednotlivé fázy spánku?

Spánok sa delí na dve fázy: N-REM a REM.

Spánok N-REM (spánok bez rýchleho pohybu očí) sa nazýva aj pokojový alebo synchrónny spánok a delí sa na tri až štyri fázy. Spánok REM (rapid-eye-movement) sa nazýva aj paradoxný spánok a sprevádzajú ho rýchle pohyby očí (odtiaľ názov oboch štádií).

Tieto dve štádiá sa striedajú v približne 90-minútových cykloch, ktoré sa počas noci opakujú štyri až päťkrát.

Zdroj: Sleep Foundation

Fáza N-REM

V počiatočných fázach spánku N-REM (mozgová aktivita theta a delta) sa nachádzame na rozhraní medzi bdelosťou a spánkom. Keďže náš mozog je stále aktívny, zlepšuje sa pamäť, a to dokonca efektívnejšie ako počas dňa. Okrem toho však prichádzajú aj tvorivé myšlienky, postrehy atď. V tejto fáze začíname strácať prehľad o svojom okolí, ale stále sme schopní pomerne rýchlo reagovať.

Každý stav vedomia je merateľný frekvenciou mozgových vĺn v jednotkách Hertzov. Čím nižšia frekvencia, tým menšia mozgová aktivita, a preto sa hlboký spánok spája s najnižšou frekvenciou. Zaspávanie sa spája s rytmom theta, ktorý má frekvenciu 4 až 7 Hz, zatiaľ čo hlboký spánok sa spája s rytmom delta, ktorý zase pracuje s frekvenciou 0,5 až 3 Hz.

Šanca na prebudenie sa postupne znižuje, keď prechádzame do povrchového spánku a potom s postupnou stratou vedomia prechádzame do stredného až hlbokého spánku. Celý proces od zaspávania po začiatok hlbokého spánku trvá približne 30 minút.

• 1. Zaspávanie / Driemota (vlny theta)
• 2. Povrchný spánok (vlny theta)
• 3. Stredne hlboký spánok (zmes vĺn theta a delta)
• 4. Hlboký spánok (prevažujú delta vlny)

Fáza REM

Po fáze N-REM nasleduje fáza REM, ktorá sa nazýva paradoxný spánok, pretože spíme, ale náš mozog pracuje na frekvenciách, ktoré sú typické pre bdelý stav (čo je paradox).

Zatiaľ čo fáza N-REM pracuje v rytmoch theta a delta, fáza REM sa viac približuje rytmom alfa (8 – 13 Hz) a beta (14 Hz a viac). Rytmus alfa sa spája s odpočinkom a relaxáciou, zatiaľ čo v rytme beta náš mozog väčšinu dňa pracuje v bdelosti.

Vo fáze REM je naše telo uvoľnené, ale dochádza k pohybu tváre a končekov prstov na rukách a nohách. Tepová frekvencia je rýchlejšia, rovnako ako dýchanie, ktoré je tiež menej pravidelné. Najšpecifickejším znakom tejto fázy je však rýchly pohyb očí. V tejto fáze tiež snívame. Z tohto dôvodu pravdepodobne dochádza k rýchlemu pohybu očí, pretože sa snažia sledovať všetko, čo sa deje v snoch.

Čím sú jednotlivé fázy spánku dôležité?

Začnime fázou N-REM. V tejto fáze prechádza naše telo do režimu "šetrenia energie". Naše telo, vrátane nášho mozgu, využíva oveľa menej energie. Naše telo si preto dokáže oveľa lepšie oddýchnuť a načerpať energiu, ktorú potom využíva v bdelom stave. Táto fáza je dôležitá pre športovcov, pretože v nej dochádza k regenerácii.

Vo fáze N-REM náš mozog upevňuje nové spomienky a zručnosti. Zároveň spracováva tieto podnety, aby ich mohol využiť pri budúcom učení. Jedna z teórií hovorí, že naša aktivita počas dňa vytvára nervové spojenia a pomalé mozgové vlny (ktoré sú typické pre spánok N-REM) upravujú tieto dráhy tak, aby boli použiteľné v nasledujúcich dňoch. Keďže starší ľudia majú čoraz menej hlbokého spánku, je logické, že schopnosť učiť sa s vekom klesá.

REM fáza sa dá považovať za fázu recyklácie. V tejto fáze náš mozog "procesuje" všetky informácie získané počas dňa a rozhoduje, ktoré uprednostnia, alebo úplne zmaže. V tejto fáze tiež snívame a podľa viacerých teórií nám sny pomáhajú spracovať emócie.

Fáza REM zároveň rozvíja náš mozog, čo je možno dôvod, prečo novorodenci trávia väčšinu svojho spánku v tejto fáze. Túto teóriu podporuje aj fakt, že čím je mozog zvieraťa menej vyvinutý, tým menej spánku REM potrebuje. Keďže táto fáza je veľmi podobná bdelosti (vďaka vysokým frekvenciám v mozgu) a zvyšuje sa s blížiacim sa ránom, predpokladá sa, že pripravuje náš nervový systém na fungovanie v bdelosti.

Ako smart hodinky rozoznávajú spánkové fázy a ako je to presné?

Hneď na úvod je dôležité povedať, že hodinky nemonitorujú váš spánok, iba odhadujú, koľko ste spali a koľko času ste strávili v jednotlivých fázach. Prečo? Pretože spánok sa dá merať len pomocou EEG (elektroencefalogramu), ktorý sníma mozgové vlny a na základe toho sa dá určiť, v akých fázach a štádiách spánku sa práve nachádzate. Pri dôkladnom vyšetrení sa používajú aj ďalšie veličiny, ako je tep srdca, okysličenie krvi, pohyby tela atď. Tento typ vyšetrenia sa nazýva polysomnografia.

Inteligentné hodinky merajú len sekundárne "javy", ktoré sprevádzajú jednotlivé fázy, a preto ide vždy len o horší alebo lepší odhad.

Základné monitorovanie spánku zvládajú inteligentné zariadenia pomocou akcelerometra, ktorý sníma váš pohyb (metóda vyšetrenia sa nazýva aktigrafia). Myšlienka tohto monitorovania je jednoduchá – ak sa nehýbete, spíte, ak sa hýbete, nespíte. Pomocou akcelerometra však vieme do určitej miery odhadnúť dĺžku spánku, nie však jednotlivé fázy. Aj dĺžka spánku je otázna, pretože v bdelom stave môžete ležať bez pohybu.

20.3.2024 - Dominik Hok
Akcelerometer – Prečo je v smart hodinkách?

Vo väčšine prípadov však inteligentné hodinky použijú akcelerometer len na začatie monitorovania, pretože je to signál, že používateľ už spí, keďže sa nehýbe. Potom prichádza na rad ďalší snímač, a to snímač srdcovej frekvencie, ktorý dokáže odhadnúť aj rôzne štádiá spánku, ale nie všetky štádiá spánku. Preto sa často stretávame s inteligentnými hodinkami, ktoré odhadujú len ľahkú, hlbokú alebo bdelú fázu. Lepšie inteligentné hodinky pridávajú k monitorovaniu fázu REM.

26.7.2023 - Dominik Hok
Celodenné meranie srdečnej tepovej frekvencie smart hodinkami

19.3.2024 - Dominik Hok
Meranie stresu a variability srdcového tepu smart hodinkami

Jednotlivé fázy možno rozlíšiť práve na základe srdcovej frekvencie a jej variability.

V ľahkom spánku je naša srdcová frekvencia vyššia ako v hlbokom spánku. Ak teda dôjde k poklesu, hodinky to zaznamenajú ako hlboký spánok (v kombinácii s údajom, že sa nehýbeme). Na druhej strane vo fáze REM nie je naše telo dokonale strnulé a zároveň vznikajú nepravidelnosti v srdcovej frekvencii, ako aj jej variabilita. Zároveň je dýchanie menej pravidelné, čo možno odhadnúť práve podľa variability srdcovej frekvencie. Keď sa nadychujeme, srdce sa sťahuje; keď vydychujeme, čas medzi údermi srdca sa predlžuje.

Monitorovanie sa samozrejme líši od značky k značke, pretože každý výrobca používa trochu iné algoritmy.

Za titanov monitorovania spánku považujem značky Garmin a Polar, ktoré dokážu odhadnúť všetky fázy spánku, slovne ho vyhodnotiť a navyše ho ohodnotiť na stupnici od 0 do 100. Obe značky zároveň merajú srdcovú frekvenciu každú sekundu.

Hodnotenie spánku v aplikácii Garmin Connect.

Ďalšou značkou so slušným monitorovaním spánku je Huawei, ktorý ponúka viac-menej to isté a tiež meria srdcovú frekvenciu každú sekundu.

V tesnom závese je značka Coros, ktorá pre mňa nemá monitorovanie tak podrobné a neponúka vyhodnocovanie spánku. Xiaomi a Amazfit majú tiež slušné monitorovanie spánku, ale tam mi trochu vadí, že meranie tepu je len každú minútu.

Amazfit – Coros – Xiaomi

Ako zlepšiť svoj spánok?

Samozrejme, spánok by mal byť čo najlepší, pretože výrazne ovplyvňuje kvalitu nášho života, tréningu atď. Čo teda môžeme urobiť, aby sme dosiahli čo najlepší spánok?

Jedným z veľkých faktorov ovplyvňujúcich kvalitu spánku je stres. Pomôcť môže všeobecné uvoľnenie alebo možno dychové cvičenia (buď počas dňa, alebo pred spaním).

Na spánok má veľký vplyv aj životný štýl. Určite pomáha každodenné cvičenie, zdravé stravovanie, obmedzenie alkoholu a kofeínu a nejedenie veľkých jedál aspoň 2 hodiny pred spaním. Niektorým ľuďom pomáha aj prerušovaný pôst.

Dôležité je dodržiavať režim, aby ste v ideálnom prípade chodili spať v rovnakom čase a v rovnakom čase vstávali. Pomáha tiež nepoužívať elektronické zariadenia, ktoré vyžarujú modré svetlo, aspoň hodinu pred spaním a venovať sa relaxačným činnostiam, napríklad čítaniu knihy. Ak sa modrému svetlu nemôžete vyhnúť, odporúčam zaobstarať si okuliare, ktoré ho blokujú. Určite pomôžu aj prírodné doplnky, ktoré podporujú spánok (napríklad ľubovník bodkovaný, valeriána, harmanček atď.).

Dbajte na to, aby ste spali vo vetranej miestnosti, a pomáha aj udržiavanie správnej teploty (18-22 °C). Pomôcť môže aj kúpa správneho matraca – podľa viacerých štúdií sú lepšie mäkšie ako tvrdšie matrace.

Zdroje:

• https://www.sleepfoundation.org
• Fyziológia spánku, Anna Barošová, Prírodovedecká fakulta Masarykovej univerzity v Brne - Ústav experimentálnej biológie, 2007
• https://xm.cz/blog/jak-chytre-hodinky-a-naramky-meri-spanek-a-proc-nemohou-byt-presne/