REM 睡眠是怎么被发现的 — 又是怎么变成你手腕上的一个数字
笔尖发狂的那一夜
1951年12月，一位三十岁的研究生从 University of Chicago 的地下室里搬出一台早已过时的脑电记录仪，接到了自己八岁的儿子身上。
Eugene Aserinsky 有理由珍惜借来的设备。他和家人住在校园里改建的军营宿舍，穷到最后向自己的导师借钱，靠咸脆饼和咖啡熬过一个个通宵。机器是一台 Offner Dynograph。房间是 Abbott Hall 生理系借给他的。受试者是儿子 Armond，他睡着了。
接着笔尖开始大幅扫过纸面。那是人剧烈翻身时才会有的墨迹弧线 — 只是那个男孩一动不动。
Aserinsky 的第一个假设很自然：机器坏了。这是合理的本能，也正是大多数异常悄悄死去的原因。他没有去修机器，而是去看儿子。闭着的眼皮下面，眼球在动 — 快速、跳动、奇怪地协调，完全不像一个正在沉入睡眠的人那种缓慢漂移。
整个发现就是这么多，意思是之后的一切都是苦工。Aserinsky 在四十五年后把自己的回忆写进了 Journal of the History of the Neurosciences，值得一读的地方恰恰在于他丝毫没有把自己写成英雄。
在那一夜之前，睡眠什么也不是
要感受到这件事为什么重要，得先体会当时的睡眠被认为多么乏味。
主流看法是被动的。大脑慢下来，活动退去，夜晚是两个白天之间的低谷。睡眠是用它缺少的东西来定义的。没有特别的理由去里面找结构，就像没有理由在空房间里找家具。
讽刺的是，为把睡眠变成一门正经科学出力最多的人，大体上也持这种看法。Nathaniel Kleitman 在1939年出版了 Sleep and Wakefulness，几乎在英语世界里创立了这个领域。他也不是个谨慎的人。1938年夏天，他和研究生 Bruce Richardson 搬进肯塔基的 Mammoth Cave，在地表以下约140英尺处，以28小时为一天生活了32天 — 一个日历周里只有六个长日，醒着时每两小时、睡着时每四小时测一次体温。Richardson 的身体基本上适应了新节奏。Kleitman 的没有，他把这归因于自己年纪更大。
这是一个愿意在地下住一个月，只为弄清身体是否保有自己时间的人 — 这个问题今天被我们归档为 昼夜节律。可即便是他，也把夜晚本身看作一个漫长而均质的状态。
一个用来打发时间的课题
Aserinsky 并不是去找这个的。他拿到的是导师主要想让学生有事做时会分派的那类课题：眨眼，然后是婴儿的眼皮动作。看婴儿，数数，一年后回来。
婴儿这条路收获不多，他就漂向了成年人 — 以及那台没人用的设备。这个领域习惯从侧门进来，这是它最一贯的特征之一：真正重要的发现，出自一个被设计成安全无风险的课题。
Science 上的两页纸
到1952年春天，他在别人身上也看到了同一模式。那个秋天，他用更好的设备做了五十多个通宵记录。1953年9月4日，他和 Kleitman 在 Science 上发表了两页。
这篇论文很短，冷静得近乎强硬。二十名健康成年人。反复出现的快速跳动性眼球运动期，大约每九十分钟来一次，伴随低幅不规则的脑电活动以及呼吸和心率的上升 — 第一段短，最后一段长。
接着是把观察变成发现的那一步。他们把人叫醒。
在眼动期进行的二十七次唤醒中，二十次得到了细节丰富、画面感强的梦境叙述。在眼动期之外进行的二十三次唤醒中，十九次什么也没得到。
这个不对称就是整篇论文。而且，如果你想要的是关于测量而不是关于睡眠的一课，这就是全部技巧：他们不只是记录了一个信号，他们追问这个信号能证明什么。
在他之前有人看见过。看见不等于找到。
现在到了纠正神话的部分，通常这也是任何历史里最好的一段。
眼球运动并不是最先在芝加哥被注意到的。1926年，两位俄国研究者 Denisova 和 Figurin 描述了睡眠中婴儿的周期性发作：呼吸不稳、身体动作增多、心率加快，以及半闭眼皮下移动的眼球，大约每五十分钟重复一次。他们看的正是对的东西，只是早了二十七年。
他们缺的是脑电图 — Hans Berger 的人体 EEG 要到1929年才出现 — 还缺成年受试者，以及最关键的，与做梦的任何联系。2024年 SLEEP 上的一篇综述梳理了功劳归属问题，落到一个有用的位置：局部的观察不是发现。看见很便宜。做到底很贵。
下一次某个健康产品宣布它在你的数据里「发现」了一个信号时，这一点值得记住。信号到处都有。知道某个信号能证明什么，才是稀有而昂贵的部分。
找到它的人离开了这个领域
Aserinsky 在1953年完成博士学位，然后离开。他去 University of Washington 研究鲑鱼的电效应，在费城的 Jefferson Medical College 谋得一个职位，直到1963年才回到睡眠研究。1976年他在系主任人选上被越过，转往西弗吉尼亚的 Marshall University，1987年退休。据说在两人合力把夜晚劈成两半的十年之后，Kleitman 给他写信时开头仍是「Dear Aserinsky」。
与此同时，1952年进入实验室的医学生 William Dement 给这个现象起了留下来的名字 — rapid eye movement，REM — 并把这项工作带过了让它成名的几十年。科学里的功劳不是按谁先到分配的。它是按谁留下分配的。
Aserinsky 于1998年7月在加州 Carlsbad 的一场车祸中去世，享年77岁。尸检没有定论，当时认为他有可能在方向盘后睡着了。记录没有给出答案，我也不打算替记录补上答案。
把一条河变成台阶的委员会
故事从这里开始不再关于人，而开始关于你今天早上看的那块屏幕。
到1960年代末，所有人都在记录睡眠，而没有两个人记录的方式相同。1968年，由 Allan Rechtschaffen 和 Anthony Kales 领导的委员会通过 US Government Printing Office 出版了一本手册：标准化的术语、标准化的技术，以及整个领域可以共用的一套判读系统。它奏效了。大约四十年里，它就是标准。
其中两个决定，如今支配着你怎么看自己的夜晚。
第一，时段。夜晚被切成三十秒一片，每一片恰好得到一个标签。第二，那把梯子：第1、2、3、4期，再加 REM。
两个选择都合理，两个选择也都是行政性的。生理不会以半分钟为单位切换状态，一夜也并不真由五个被干净墙壁隔开的离散状态组成。三十秒的时段是一条取整规则，发明出来是为了让两个实验室能对得上笔记。这就是你的夜晚显示成台阶而不是河流的原因。
American Academy of Sleep Medicine 在2007年重审了规则。三十秒的时段活了下来。第3期和第4期被合并为单一的 N3，理由是两者之间的边界从来不值得判读它所花的功夫。连制定标准的人最终也承认，其中一级台阶是虚构的。想看用平实语言写的现代版梯子，我们在 睡眠阶段详解 里写过。
一夜，三种记法
标准化的每一步放弃了什么
连专家也在一夜的五分之一上意见不一
规则书没有取消判断，只是把判断写了下来。还剩多少判断，我们大致知道，因为 American Academy of Sleep Medicine 测过。
Rosenberg 和 Van Hout 在2013年报告了结果：超过 2,500 名判读者，九份临床记录，18,000 个时段，三百多万次单独的判读决定。
平均一致率为 82.6%。REM 最高。N3 为 67.4%，N1 为 63.0% — 偏偏是人们最想被告知的两个阶段。判读者卡住的位置也正如预料：入睡前最后一个清醒时段，N1 之后第一个 N2 时段，N2 之后第一个 REM 时段。边界。
也就是说，参考标准 — 受过训练的人、完整的电极配置、一本共用的规则书 — 大约每六个时段就有一个与自己不一致。这不是丑闻。在连续过程上画硬边界，就会这样。但在有人告诉你他们的算法很准之前，这是该记住的数字。
参考标准，被测量之后
判读者间一致性，AASM 项目（Rosenberg & Van Hout, 2013）
分歧住在哪里
该研究报告，一致率在 R 期最高，N2 与清醒紧随其后，而最难的判断都是过渡处：入睡前最后一个清醒时段、N1 之后第一个 N2 时段，以及 N2 之后第一个 R 时段。把 N2 与 N3 分开被特别指出为困难。换句话说，分歧集中在边界上 — 而阶段百分比恰恰就是由这些边界搭起来的。
这个数字是怎么走到你手腕上的
你手腕上的设备完全不做上面这些事。头皮上没有电极，眼角没有导线，下巴底下没有传感器。有的是动作、脉搏，以及一个被训练来猜「实验室会怎么写」的模型。
作为工程，这种猜测确实令人佩服，而且它在某些问题上远好于另一些。2023年 JMIR mHealth and uHealth 上的一项多中心验证把十一款消费级睡眠追踪设备与实验室多导睡眠图对照 — 75 名参与者，349,114 个判读时段。在四分类（清醒、浅睡、深睡、REM）上，各设备的宏 F1 从低端的 0.26 到高端的 0.69。REM 最好的成绩约 0.76，深睡最好的约 0.59。
把这个区间再读一遍，因为设备之间的离散度才是结论。如果某个半分钟得到什么标签，如此严重地取决于哪家公司写了算法，那么「我有48分钟深睡」有一半是关于一件产品的句子。这个问题的一般版本我们在 你的可穿戴设备能测什么、不能测什么 里谈过，具体版本在 超越单一数字的睡眠 里。
这个故事真正能证明什么
这些都不会让睡眠结构变成假的。它是生理学里比较扎实的东西之一。REM 与慢波睡眠是可区分的状态，脑活动不同、肌张力不同、荷尔蒙的天气也不同 — 正因如此我们才能写一整篇 深睡与生长激素。
历史不允许的，是把一夜的百分比读成个人成绩。有三个理由让你把那些柱条握得松一点。
比例会随年龄自己移动。 Ohayon 等人在2004年汇总了 65 项研究、3,577 名 5 到 102 岁的健康人。慢波睡眠在成年期稳定下降，较浅的阶段占据夜晚更多份额，REM 的比例下滑得更温和。深睡比五年前少，可能只是生日到了，而不是对你习惯的判决。
测量在每一步都带着余量。 一个委员会选了半分钟。资深判读者在边界上意见不一。你的设备再从动作和脉搏推断这些边界。三层近似叠在一起，而只有最后一层被呈现为带一位小数的漂亮百分比。
结局研究依靠的是别的东西。 当大型研究把睡眠与人如何老去联系起来时，承担最多权重的变量往往是时长和规律性，而不是阶段比例 — 这一点我们在 睡眠规律性与睡眠时长 里看过。而它们恰好也是手腕设备测得相对好的两件事。你能信的那个数字和真正重要的那个数字，方便地是同一个数字。
结论
你手机上的台阶是一次偶然的后代：一个没钱的研究生、一台没人要的机器、一个睡着的八岁孩子，以及十五年后一个需要让两个实验室彼此可比的委员会。它是一个好的抽象，有真实的历史和已知的误差，而它从来不是被设计成每夜打分用的。
所以，这周只试一件事。用拇指盖住阶段柱条，只看两个数字：你几点上床，以及你睡了多久。用这两个数字有多紧凑来评价这一周，而不是用昨夜的 REM 比例。然后在周日看一次阶段图，只当趋势看 — 底下的测量真正撑得住的分辨率大致就是这个。如果某个数字明显和你的真实感受相矛盾，那么被留观的是数字。用数字纠正幻想，不要用数字替代体验。
Aserinsky 没有去相信仪器，而是去看了儿子。七十五年过去，这仍然是对的一步。
