← Przewodniki po długowieczności i suplementach
Jak odkryto sen REM — i jak stał się liczbą na twoim nadgarstku
Noc, w której pisaki oszalały
W grudniu 1951 roku trzydziestoletni doktorant wyciągnął z piwnicy University of Chicago wysłużony aparat do zapisu fal mózgowych i podłączył go do swojego ośmioletniego syna.
Eugene Aserinsky miał powody, by uważać na pożyczony sprzęt. Mieszkał z rodziną w przebudowanych barakach wojskowych na kampusie, był tak spłukany, że w końcu pożyczył pieniądze od własnego promotora, a długie nocne dyżury przechodził na precelkach i kawie. Aparat to był Offner Dynograph. Pokój wypożyczono z zakładu fizjologii w Abbott Hall. Badanym był Armond i właśnie spał.
Wtedy pisaki zaczęły wychylać się na boki. Wielkie łuki atramentu, takie jakie robi ktoś, kto gwałtownie się rzuca — tylko że chłopiec leżał zupełnie nieruchomo.
Pierwsza hipoteza Aserinsky'ego była oczywista: aparat jest zepsuty. To rozsądny odruch i jednocześnie powód, dla którego większość anomalii umiera po cichu. Zamiast tego poszedł spojrzeć na syna. Pod zamkniętymi powiekami oczy się poruszały — szybko, skokowo, dziwnie skoordynowanie, nic wspólnego z powolnym dryfem kogoś, kto układa się do snu.
To całe odkrycie, w tym sensie, że wszystko po nim było już pracą. Aserinsky opublikował własną relację czterdzieści pięć lat później, w Journal of the History of the Neurosciences, i warto ją przeczytać właśnie dlatego, że pozwala sobie na tak niewiele blasku.
Przed tą nocą sen był niczym
Żeby poczuć, dlaczego to było ważne, trzeba docenić, jak nudny miał być sen.
Dominujący pogląd był bierny. Mózg zwalniał, aktywność opadała, a noc była doliną między dwoma dniami. Sen definiowano przez to, czego mu brakowało. Nie było szczególnego powodu, by szukać w nim struktury — tak jak nie ma powodu szukać meblów w pustym pokoju.
Ironia polega na tym, że człowiek, który zrobił dla uczynienia snu poważną nauką więcej niż ktokolwiek inny, w dużej mierze sam ten pogląd wyznawał. Nathaniel Kleitman wydał w 1939 roku Sleep and Wakefulness i w praktyce założył tę dziedzinę w języku angielskim. Ostrożny przy tym nie był. Latem 1938 roku wprowadził się z doktorantem Bruce'em Richardsonem do Mammoth Cave w Kentucky, około 140 stóp pod powierzchnią, i mieszkał tam 32 dni w dobie liczącej 28 godzin — sześć długich dni na tydzień kalendarzowy, pomiary temperatury co dwie godziny na jawie i co cztery we śnie. Ciało Richardsona w dużej mierze przyjęło nowy rytm. Ciało Kleitmana odmówiło, co przypisał swojemu wiekowi.
To człowiek gotów spędzić miesiąc pod ziemią, żeby sprawdzić, czy ciało prowadzi własny zegar — pytanie, które dziś odkładamy do szuflady z napisem rytm okołodobowy. A nawet on myślał o nocy jako o jednym długim, jednorodnym stanie.
Zadanie na zapełnienie czasu
Aserinsky wcale tego nie szukał. Dostał projekt z rodzaju tych, które promotor rozdaje, gdy głównie chce zająć studenta czymkolwiek: mruganie, a potem ruchy powiek u niemowląt. Oglądać dzieci, liczyć, wrócić za rok.
Niemowlęta okazały się mało wydajne, więc zaczął dryfować w stronę dorosłych — i w stronę sprzętu, którego nikt nie używał. Nawyk tej dziedziny wchodzenia od kuchni to jedna z jej najtrwalszych cech: odkrycie, które się liczyło, wyszło z projektu zaprojektowanego tak, by był bezpieczny.
Dwie strony w Science
Wiosną 1952 roku miał ten sam wzorzec u innych ludzi. Tej jesieni przeprowadził ponad pięćdziesiąt nocnych sesji z lepszym sprzętem. 4 września 1953 roku on i Kleitman opublikowali dwie strony w Science.
Artykuł jest krótki i niemal agresywnie spokojny. Dwudziestu zdrowych dorosłych. Powracające okresy szybkich, skokowych ruchów gałek ocznych, pojawiające się mniej więcej co dziewięćdziesiąt minut, wraz z niskonapięciową, nieregularną aktywnością mózgu i przyspieszeniem oddechu oraz tętna — pierwszy epizod krótki, ostatni długi.
Potem przyszedł ruch, który zamienił obserwację w odkrycie. Zaczęli budzić ludzi.
Na dwadzieścia siedem wybudzeń w trakcie okresów ruchów gałek ocznych dwadzieścia dało szczegółowe, obrazowe relacje ze snów. Na dwadzieścia trzy wybudzenia poza nimi dziewiętnaście nie dało zupełnie nic.
Ta asymetria to cały artykuł. I w tym też, jeśli chcesz lekcji o pomiarze, a nie o snie, tkwi cała sztuczka: nie tylko zapisali sygnał, ale zapytali sygnał, czego jest dowodem.
Ktoś widział to wcześniej. To nie to samo co znaleźć.
Teraz część korygująca mit — zwykle najlepsza część każdej historii.
Ruchów gałek ocznych nie zauważono najpierw w Chicago. W 1926 roku dwoje rosyjskich badaczy, Denisova i Figurin, opisało cykliczne wyrzuty u śpiących niemowląt: niespokojny oddech, więcej ruchu ciała, szybsze tętno i oczy poruszające się pod przymkniętymi powiekami, powtarzające się mniej więcej co pięćdziesiąt minut. Patrzyli dokładnie na to, co trzeba, dwadzieścia siedem lat za wcześnie.
Nie mieli natomiast elektroencefalografu — ludzki EEG Hansa Bergera pojawia się w 1929 roku — ani dorosłych badanych, ani, co rozstrzygające, żadnego związku ze śnieniem. Przegląd z 2024 roku w SLEEP przechodzi kwestię zasługi i ląduje w użytecznym miejscu: częściowa obserwacja nie jest odkryciem. Zobaczyć jest tanio. Doprowadzić do końca jest drogo.
Warto o tym pamiętać przy następnym produkcie z branży dobrego samopoczucia, który ogłosi, że „odkrył" sygnał w twoich danych. Sygnałów jest wszędzie pełno. Wiedzieć, czego jeden z nich jest dowodem, to część rzadka i kosztowna.
Człowiek, który to znalazł, odszedł z dziedziny
Aserinsky obronił doktorat w 1953 roku i odszedł. Przeniósł się na University of Washington, by badać efekty elektryczne u łososi, przyjął posadę w Jefferson Medical College w Filadelfii i wrócił do badań nad snem dopiero w 1963 roku. W 1976 roku pominięto go przy obsadzaniu kierownictwa zakładu, przeniósł się na Marshall University w Wirginii Zachodniej i przeszedł na emeryturę w 1987 roku. Podobno Kleitman jeszcze dekadę po ich wspólnej pracy zaczynał listy do niego słowami „Dear Aserinsky".
Tymczasem William Dement, student medycyny, który trafił do laboratorium w 1952 roku, nadał zjawisku nazwę, która została — rapid eye movement, REM — i przeniósł te badania przez dekady, które je rozsławiły. Uznanie w nauce nie rozdziela się według tego, kto był pierwszy. Rozdziela się według tego, kto zostaje.
Aserinsky zmarł w lipcu 1998 roku, w wieku 77 lat, w kolizji samochodowej w Carlsbad w Kalifornii. Autopsja nie była rozstrzygająca i uznano za możliwe, że zasnął za kierownicą. Źródła tego nie rozstrzygają, a ja nie zamierzam poprawiać źródeł.
Komitet, który zamienił rzekę w schody
Tutaj historia przestaje być o ludziach i zaczyna być o ekranie, na który patrzyłeś dziś rano.
Pod koniec lat sześćdziesiątych wszyscy rejestrowali sen i nikt nie rejestrował go tak samo. W 1968 roku komitet pod kierunkiem Allana Rechtschaffena i Anthony'ego Kalesa wydał przez US Government Printing Office podręcznik: znormalizowana terminologia, znormalizowana technika i system oceny, który cała dziedzina mogła współdzielić. Zadziałało. Przez jakieś czterdzieści lat był standardem.
Dwie z jego decyzji rządzą dziś tym, jak widzisz własną noc.
Po pierwsze, epoka. Noc pocięto na trzydziestosekundowe kawałki i każdy kawałek dostał dokładnie jedną etykietę. Po drugie, drabina: stadia 1, 2, 3, 4 i REM.
Oba wybory były rozsądne i oba są administracyjne. Fizjologia nie zmienia stanu co pół minuty, a noc nie składa się w istocie z pięciu odrębnych warunków z czystymi ścianami pomiędzy. Trzydziestosekundowa epoka to reguła zaokrąglania wymyślona po to, by dwa laboratoria mogły porównać notatki. To z jej powodu twoja noc pojawia się jako schodki, a nie jako rzeka.
American Academy of Sleep Medicine zrewidowała zasady w 2007 roku. Trzydziestosekundowa epoka przetrwała. Stadia 3 i 4 połączono w jedno N3, uznając, że granica między nimi nigdy nie była warta tego, ile kosztowało jej wyznaczanie. Nawet twórcy normy w końcu przyznali, że jeden ze stopni był fikcją. Jeśli chcesz nowoczesną drabinę prostym językiem, opisaliśmy ją w fazy snu wyjaśnione.
JEDNA NOC, TRZY ZAPISY
Z czego zrezygnował każdy krok normalizacji
Nawet eksperci nie zgadzają się co do jednej piątej nocy
Regulamin nie zniósł sądu, tylko go zapisał. Wiemy w przybliżeniu, ile sądu zostaje, bo American Academy of Sleep Medicine to zmierzyła.
Rosenberg i Van Hout opublikowali wyniki w 2013 roku: ponad 2,500 oceniających, dziewięć zapisów klinicznych, 18,000 epok, ponad trzy miliony pojedynczych decyzji oceniających.
Średnia zgodność wyszła 82.6%. Najwyższa była dla REM. Dla N3 wyniosła 67.4%, a dla N1 63.0% — czyli dokładnie dla dwóch stadiów, o których ludzie najbardziej chcą słyszeć. Oceniający potykali się dokładnie tam, gdzie można się było tego spodziewać: ostatnia epoka czuwania przed zaśnięciem, pierwsza epoka N2 po N1, pierwsza epoka REM po N2. Na krawędziach.
Czyli wzorzec odniesienia — wyszkoleni ludzie, pełny montaż elektrod, jeden wspólny regulamin — sam sobie przeczy w około jednej epoce na sześć. To nie skandal. To się dzieje, kiedy rysujesz twarde linie na procesie ciągłym. Ale to liczba, którą warto mieć w głowie, zanim ktoś zapewni cię, że jego algorytm jest dokładny.
WZORZEC ODNIESIENIA, ZMIERZONY
Zgodność między oceniającymi, program AASM (Rosenberg & Van Hout, 2013)
Gdzie mieszka niezgoda
Badanie podaje, że zgodność była najwyższa dla stadium R, z N2 i czuwaniem niewiele dalej, a najtrudniejsze decyzje dotyczyły przejść: ostatniej epoki czuwania przed zaśnięciem, pierwszej epoki N2 po N1 i pierwszej epoki R po N2. Rozdzielenie N2 od N3 wskazano jako szczególnie trudne. Innymi słowy, niezgoda skupia się na granicach — dokładnie tam, z czego zbudowany jest procent fazy.
Jak ta liczba trafiła na twój nadgarstek
Urządzenie na twoim nadgarstku nie robi nic z powyższego. Nie ma elektrod na skórze głowy, nie ma odprowadzeń w kącikach oczu, nie ma czujnika pod brodą. Jest ruch, puls i model wytrenowany, by zgadywać, co zapisałoby laboratorium.
To zgadywanie jest jako inżynieria naprawdę imponujące i przy niektórych pytaniach wypada znacznie lepiej niż przy innych. Wieloośrodkowa walidacja z 2023 roku w JMIR mHealth and uHealth zestawiła jedenaście konsumenckich trackerów snu z laboratoryjną polisomnografią — 75 uczestników, 349,114 ocenionych epok. Dla klasyfikacji czteroklasowej (czuwanie, lekki, głęboki, REM) wynik macro F1 wahał się między urządzeniami od 0.26 na dole do 0.69 na górze. Najlepszy wynik dla REM to około 0.76; najlepszy dla snu głębokiego około 0.59.
Przeczytaj ten zakres jeszcze raz, bo rozrzut między urządzeniami jest właśnie wnioskiem. Jeśli etykieta przypisana danej połowie minuty tak silnie zależy od tego, która firma napisała algorytm, to „miałem 48 minut snu głębokiego" jest częściowo zdaniem o produkcie. Ogólną wersję tego problemu omówiliśmy w co twój wearable potrafi zmierzyć, a czego nie, a wersję szczegółową w sen poza jedną liczbą.
Czego ta historia jest w istocie dowodem
Nic z tego nie czyni architektury snu wymysłem. To jedna z solidniejszych rzeczy w fizjologii. REM i sen wolnofalowy to rozróżnialne stany o innej aktywności mózgu, innym napięciu mięśni, innej pogodzie hormonalnej — dlatego mogliśmy w ogóle napisać cały wpis o snie głębokim i hormonie wzrostu.
Czego ta historia nie usprawiedliwia, to czytanie nocnego procentu jako osobistej oceny. Trzy powody, by trzymać te słupki luźno.
Proporcje same przesuwają się z wiekiem. Ohayon i współpracownicy zebrali w 2004 roku 65 badań i 3,577 zdrowych osób w wieku od 5 do 102 lat. Sen wolnofalowy stale ubywa w dorosłym życiu, lżejsze stadia zajmują więcej nocy, a udział REM opada łagodniej. Mniej snu głębokiego niż pięć lat temu może być po prostu urodzinami, a nie wyrokiem na twoje nawyki.
Pomiar nosi margines na każdym kroku. Komitet wybrał połowę minuty. Doświadczeni oceniający nie zgadzają się na granicach. Twoje urządzenie wnioskuje te granice z ruchu i pulsu. Trzy przybliżenia jedno na drugim, a tylko ostatnie zostaje pokazane jako czysty procent z jednym miejscem po przecinku.
Badania nad skutkami opierają się na czym innym. Kiedy duże badania łączą sen z tym, jak się starzejemy, największy ciężar zwykle noszą długość i regularność, a nie proporcje faz — o czym pisaliśmy w regularność snu a jego długość. To też, dogodnie, dwie rzeczy, które urządzenie na nadgarstku mierzy stosunkowo dobrze. Liczba, której możesz zaufać, i liczba, która się liczy, to ta sama liczba.
Podsumowanie
Schodki na twoim telefonie to potomstwo przypadku: spłukany doktorant, niechciany aparat, śpiący ośmiolatek i komitet piętnaście lat później, który potrzebował, żeby dwa laboratoria dały się porównać. To dobra abstrakcja z prawdziwą historią i znanym marginesem, i nigdy nie była projektowana jako nocna ocena.
Więc oto jedna rzecz do wypróbowania w tym tygodniu. Zasłoń słupki faz kciukiem i patrz tylko na dwie liczby: o której poszedłeś spać i jak długo spałeś. Oceniaj tygodnie po tym, jak ciasno te dwie się trzymają, a nie po udziale REM z ostatniej nocy. Potem spójrz na wykres faz raz, w niedzielę, jako na trend — to mniej więcej rozdzielczość, na jaką rzeczywiście pozwala leżący pod tym pomiar. A jeśli liczba wyraźnie kłóci się z tym, jak się czujesz, to liczba jest na okresie próbnym. Używaj liczb, żeby korygować fantazje, nie żeby zastępować doświadczenie.
Aserinsky poszedł spojrzeć na syna, zamiast zaufać przyrządowi. Siedemdziesiąt pięć lat później to nadal właściwy ruch.
