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Come è stato scoperto il sonno REM — e come è diventato un numero al tuo polso
La notte in cui i pennini impazzirono
Nel dicembre 1951 un dottorando di trent'anni tirò fuori da un sottoscala della University of Chicago un registratore di onde cerebrali ormai obsoleto e lo collegò al figlio di otto anni.
Eugene Aserinsky aveva buone ragioni per trattare con cura un'apparecchiatura in prestito. Viveva con la famiglia in baracche militari riconvertite del campus, a corto di denaro al punto che avrebbe finito per farsene prestare dal proprio relatore, e reggeva le lunghe notti di veglia a pretzel e caffè. La macchina era un Offner Dynograph. La stanza era prestata dal dipartimento di fisiologia, alla Abbott Hall. Il soggetto era Armond, e dormiva.
Poi i pennini iniziarono a spazzare la carta. Grandi archi d'inchiostro, del tipo che produce qualcuno che si rigira con violenza — solo che il bambino era perfettamente immobile.
La prima ipotesi di Aserinsky fu quella ovvia: la macchina è rotta. È un riflesso sensato, ed è anche la ragione per cui la maggior parte delle anomalie muore in silenzio. Andò invece a guardare suo figlio. Sotto le palpebre chiuse gli occhi si muovevano — rapidi, a scatti, strambamente coordinati, nulla a che vedere con la deriva lenta di chi si sta sistemando per la notte.
Questa è tutta la scoperta, nel senso che tutto ciò che venne dopo fu lavoro. Aserinsky ne pubblicò il proprio resoconto quarantacinque anni più tardi, sul Journal of the History of the Neurosciences, e vale la lettura per quanto poco eroico si consenta di essere.
Prima di quella notte, il sonno era il niente
Per sentire perché la cosa contava, bisogna apprezzare quanto il sonno fosse considerato noioso.
La visione dominante era passiva. Il cervello rallentava, l'attività calava, e la notte era la conca fra due giorni. Il sonno si definiva per ciò che gli mancava. Non c'era motivo particolare di cercarvi una struttura, come non c'è motivo di cercare mobili in una stanza vuota.
L'ironia è che l'uomo che più di ogni altro aveva reso il sonno una scienza seria condivideva a grandi linee quella visione. Nathaniel Kleitman pubblicò Sleep and Wakefulness nel 1939 e in pratica fondò il campo in lingua inglese. E non era nemmeno un uomo prudente. Nell'estate del 1938 si trasferì con un dottorando, Bruce Richardson, nella Mammoth Cave in Kentucky, circa 140 piedi sotto la superficie, e vi visse 32 giorni su una giornata di 28 ore — sei giorni lunghi per settimana di calendario, misurazioni della temperatura ogni due ore da svegli e ogni quattro nel sonno. Il corpo di Richardson si adattò in buona parte al nuovo orario. Quello di Kleitman rifiutò, e lui lo attribuì all'essere il più anziano dei due.
Ecco un uomo disposto a passare un mese sottoterra per scoprire se il corpo tiene il proprio tempo — una domanda che oggi archiviamo sotto ritmo circadiano. E anche lui pensava alla notte come a un unico lungo stato uniforme.
Il progetto di riempimento
Aserinsky non era partito per trovare niente di tutto questo. Gli era stato affidato il tipo di progetto che un relatore distribuisce quando vuole soprattutto tenere occupato uno studente: le palpebre che battono, poi i movimenti palpebrali nei lattanti. Guardare i neonati, contare, tornare fra un anno.
I neonati si rivelarono poco produttivi, e lui derivò verso gli adulti — e verso l'apparecchio che nessuno usava. L'abitudine di questo campo di entrare dalla porta di servizio è uno dei suoi tratti più costanti: la scoperta che contava è uscita da un progetto pensato per non dare problemi.
Due pagine su Science
Nella primavera del 1952 aveva lo stesso schema in altre persone. In autunno condusse più di cinquanta sessioni notturne con strumenti migliori. Il 4 settembre 1953 lui e Kleitman pubblicarono due pagine su Science.
L'articolo è breve e quasi aggressivamente calmo. Venti adulti sani. Periodi ricorrenti di movimenti oculari rapidi e a scatti, in arrivo circa ogni novanta minuti, insieme ad attività cerebrale irregolare di bassa ampiezza e a un rialzo di respiro e frequenza cardiaca — il primo episodio breve, l'ultimo lungo.
Poi arrivò la mossa che trasformò un'osservazione in una scoperta. Svegliarono le persone.
Su ventisette risvegli durante i periodi di movimento oculare, venti produssero racconti di sogno dettagliati e visivi. Su ventitré risvegli presi al di fuori, diciannove non produssero assolutamente nulla.
Quell'asimmetria è l'articolo. Ed è anche, se vuoi una lezione sulla misurazione più che sul sonno, tutto il trucco: non si limitarono a registrare un segnale, chiesero al segnale di cosa fosse prova.
Qualcuno l'aveva visto prima. Non è la stessa cosa che trovarlo.
Ora la parte che corregge il mito, di solito la parte migliore di qualunque storia.
I movimenti oculari non furono notati per la prima volta a Chicago. Nel 1926 due ricercatori russi, Denisova e Figurin, descrissero raffiche cicliche in lattanti addormentati: respiro irrequieto, più movimento del corpo, battito più rapido e gli occhi che si muovevano sotto palpebre socchiuse, ogni cinquanta minuti circa. Stavano guardando esattamente la cosa giusta, ventisette anni troppo presto.
Ciò che non avevano era l'elettroencefalogramma — l'EEG umano di Hans Berger arriva nel 1929 — né soggetti adulti né, in modo decisivo, alcun legame con il sognare. Una rassegna del 2024 su SLEEP ripercorre la questione del merito e approda a un punto utile: un'osservazione parziale non è una scoperta. Vedere costa poco. Portarla a termine costa caro.
Vale la pena ricordarlo la prossima volta che un prodotto del benessere annuncia di aver «scoperto» un segnale nei tuoi dati. Di segnali ce ne sono in abbondanza. Sapere di cosa uno di essi è prova è la parte rara e costosa.
L'uomo che lo trovò lasciò il campo
Aserinsky terminò il dottorato nel 1953 e andò via. Passò alla University of Washington per studiare gli effetti elettrici dei salmoni, prese un posto al Jefferson Medical College di Filadelfia e tornò alla ricerca sul sonno solo nel 1963. Nel 1976 fu scavalcato per la direzione di un dipartimento, si trasferì alla Marshall University in West Virginia e andò in pensione nel 1987. Kleitman, si racconta, apriva ancora le lettere a lui indirizzate con «Dear Aserinsky» un decennio dopo che insieme avevano tagliato la notte in due.
Nel frattempo William Dement, uno studente di medicina entrato in laboratorio nel 1952, diede al fenomeno il nome che è rimasto — rapid eye movement, REM — e portò il lavoro attraverso i decenni che lo hanno reso celebre. Nella scienza il merito non si distribuisce in base a chi è arrivato per primo. Si distribuisce in base a chi resta.
Aserinsky morì nel luglio 1998, a 77 anni, in uno scontro d'auto a Carlsbad, in California. L'autopsia non fu conclusiva e si ritenne possibile che si fosse addormentato al volante. Le fonti non lo stabiliscono, e non intendo migliorare le fonti.
Il comitato che trasformò un fiume in una scala
È qui che la storia smette di riguardare le persone e comincia a riguardare lo schermo che hai guardato stamattina.
Alla fine degli anni Sessanta tutti registravano il sonno e nessuno lo registrava allo stesso modo. Nel 1968 un comitato guidato da Allan Rechtschaffen e Anthony Kales pubblicò un manuale attraverso lo US Government Printing Office: terminologia standardizzata, tecnica standardizzata e un sistema di punteggio che l'intero campo poteva condividere. Funzionò. Per una quarantina d'anni fu lo standard.
Due delle sue decisioni governano oggi il modo in cui vedi la tua notte.
Primo, l'epoca. La notte fu tagliata in fette da trenta secondi, e ogni fetta ricevette esattamente un'etichetta. Secondo, la scala: stadi 1, 2, 3, 4 e REM.
Entrambe le scelte erano ragionevoli ed entrambe sono amministrative. La fisiologia non cambia stato al mezzo minuto, e una notte non è davvero composta di cinque condizioni distinte con pareti nette in mezzo. Un'epoca da trenta secondi è una regola di arrotondamento inventata perché due laboratori potessero confrontare gli appunti. È la ragione per cui la tua notte compare come una scala e non come un fiume.
L'American Academy of Sleep Medicine rivide le regole nel 2007. L'epoca da trenta secondi sopravvisse. Gli stadi 3 e 4 furono fusi in un unico N3, sul presupposto che il confine fra loro non fosse mai valso quanto costava stabilirlo. Perfino chi fissa lo standard finì per ammettere che uno dei gradini era una finzione. Se vuoi la scala moderna in parole semplici, l'abbiamo raccontata in le fasi del sonno spiegate.
UNA NOTTE, TRE NOTAZIONI
Cosa ha ceduto ogni passo della standardizzazione
Perfino gli esperti non concordano su un quinto della notte
Il regolamento non ha abolito il giudizio, l'ha solo messo per iscritto. Sappiamo più o meno quanto giudizio resti, perché l'American Academy of Sleep Medicine l'ha misurato.
Rosenberg e Van Hout ne hanno pubblicato i risultati nel 2013: più di 2,500 valutatori, nove registrazioni cliniche, 18,000 epoche, oltre tre milioni di singole decisioni di punteggio.
La concordanza media è risultata 82.6%. Era massima per il REM. Scendeva a 67.4% per N3 e 63.0% per N1 — cioè esattamente i due stadi di cui la gente vuole più sentir parlare. I valutatori si impuntavano proprio dove ci si aspetterebbe: l'ultima epoca di veglia prima dell'addormentamento, la prima epoca di N2 dopo N1, la prima epoca di REM dopo N2. I bordi.
Quindi lo standard di riferimento — esseri umani addestrati, un montaggio completo di elettrodi, un unico regolamento condiviso — contraddice se stesso in circa una epoca su sei. Non è uno scandalo. È ciò che accade quando si tracciano linee nette su un processo continuo. Ma è il numero da tenere a mente prima che qualcuno ti assicuri che il suo algoritmo è preciso.
LO STANDARD DI RIFERIMENTO, MISURATO
Concordanza fra valutatori, programma AASM (Rosenberg & Van Hout, 2013)
Dove vive il disaccordo
Lo studio riporta che la concordanza era massima per lo stadio R, con N2 e la veglia subito dietro, e che le chiamate più difficili erano le transizioni: l'ultima epoca di veglia prima dell'inizio del sonno, la prima epoca di N2 dopo N1 e la prima epoca di R dopo N2. Separare N2 da N3 veniva segnalato come particolarmente difficile. In altre parole, il disaccordo si concentra ai confini — precisamente i punti di cui è fatta una percentuale di fase.
Come il numero è arrivato al tuo polso
Il dispositivo al tuo polso non fa nulla di tutto questo. Non ci sono elettrodi sul cuoio capelluto, né derivazioni agli angoli degli occhi, né sensori sotto il mento. Ci sono movimento, un battito e un modello addestrato a indovinare cosa avrebbe scritto un laboratorio.
Quell'ipotesi è davvero notevole come ingegneria, ed è molto migliore su alcune domande che su altre. Una validazione multicentrica del 2023 su JMIR mHealth and uHealth ha messo undici tracker del sonno di consumo a confronto con la polisonnografia di laboratorio — 75 partecipanti, 349,114 epoche valutate. Per una classificazione a quattro classi (veglia, leggero, profondo, REM), il punteggio macro F1 fra dispositivi andava da 0.26 in basso a 0.69 in alto. Il miglior punteggio REM si aggirava su 0.76; il migliore per il sonno profondo su 0.59.
Rileggi quell'intervallo, perché la dispersione fra dispositivi è il risultato. Se l'etichetta che riceve un dato mezzo minuto dipende così tanto da quale azienda ha scritto l'algoritmo, allora «ho fatto 48 minuti di sonno profondo» è in parte una frase su un prodotto. La versione generale di questo problema l'abbiamo affrontata in cosa può e cosa non può misurare il tuo wearable, quella specifica in il sonno oltre un singolo numero.
Di cosa è davvero prova questa storia
Niente di tutto questo rende finta l'architettura del sonno. È una delle cose più solide della fisiologia. Il REM e il sonno a onde lente sono stati distinguibili, con attività cerebrale, tono muscolare e meteo ormonale diversi — la ragione per cui abbiamo potuto scrivere un intero articolo su sonno profondo e ormone della crescita.
Ciò che la storia non autorizza è leggere una percentuale notturna come un voto personale. Tre ragioni per tenere quelle barre con mano leggera.
Le proporzioni si spostano con l'età da sole. Ohayon e colleghi hanno messo insieme nel 2004 65 studi e 3,577 persone sane dai 5 ai 102 anni. Il sonno a onde lente cala costantemente nell'età adulta, gli stadi più leggeri occupano più notte, la quota di REM scende più dolcemente. Meno sonno profondo di cinque anni fa può essere semplicemente un compleanno, non un verdetto sulle tue abitudini.
La misura porta un margine a ogni passo. Un comitato ha scelto il mezzo minuto. Valutatori esperti non concordano ai confini. Il tuo dispositivo deduce quei confini dal movimento e dal battito. Tre approssimazioni impilate, e solo l'ultima viene resa come una percentuale pulita con un decimale.
La ricerca sugli esiti si appoggia ad altro. Quando i grandi studi collegano il sonno al modo in cui invecchiamo, le variabili che portano più peso tendono a essere durata e regolarità, non i rapporti fra le fasi — cosa che abbiamo guardato in regolarità contro durata del sonno. Che sono anche, comodamente, le due cose che un dispositivo da polso misura relativamente bene. Il numero di cui puoi fidarti e il numero che conta sono lo stesso numero.
In conclusione
Una scala sul telefono discende da un incidente: un dottorando senza soldi, una macchina che nessuno voleva, un bambino di otto anni addormentato e un comitato quindici anni dopo che aveva bisogno di rendere confrontabili due laboratori. È una buona astrazione, con una storia reale e un margine noto, e non è mai stata pensata come un voto notturno.
Ecco allora l'unica cosa da provare questa settimana. Copri le barre delle fasi con il pollice e guarda solo due numeri: a che ora sei andato a letto e quanto hai dormito. Giudica la settimana da quanto stretti stanno quei due, non dalla quota di REM di ieri notte. Poi guarda il grafico delle fasi una volta, la domenica, come tendenza — è più o meno la risoluzione che la misura sottostante regge davvero. E se un numero contraddice chiaramente come ti senti, è il numero a essere in prova. Usa i numeri per correggere la fantasia, non per sostituire l'esperienza.
Aserinsky è andato a guardare suo figlio invece di fidarsi dello strumento. Settantacinque anni dopo, resta la mossa giusta.
