Come funziona la misurazione del sonno con uno smartwatch?

Una delle cose più sorprendenti che si scoprono quando si comincia a usare uno smartwatch è quanto tempo si riesce, effettivamente, a dormire.  Se siete convinti di riuscire a dormire per otto ore di filato, il vostro Fitbit o un qualsiasi altro tracker potrebbe farvi capire che c'è un buon motivo per cui vi sentite sempre stanchi nel corso della giornata.

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Il problema è: quanto sono affidabili questi dispositivi? E come fa un oggetto messo attorno al polso a tracciare il sonno? Per capirlo, è necessario comprendere il lavoro di chi il sonno lo studia scientificamente.

Come viene misurato il sonno

Se mai doveste andare da un medico del sonno a chiedergli se dormite normalmente, la prima cosa che farebbe sarebbe quella di usare una tecnica chiamata "polisonnografia" (PSG), che è, in pratica, una combinazione di diverse tecniche.

Per esempio, potrebbe usare:

- L'elettroencefalografia (EEG) per rilevare l'attività cerebrale

- L'elettrooculografia (EOG) per rilevare il movimento oculare

- L'elettromiografia (EMG) per misurare l'attivazione dei muscoli scheletrici

- L'elettrocardiografia (ECG) per rilevare l'attività cardiaca

Lo scienziato collegherebbe tutti gli elettrodi necessari per monitorare le funzioni corporee, poi vi monitorerebbe, dopo che vi siete addormentati, in un ambulatorio o in ospedale. Al risveglio, tutti i dati raccolti verrebbero usati per determinare la qualità del sonno e per diagnosticare qualsiasi possibile condizione del sonno.

Ovviamente, un fitness tracker al polso non può avere lo stesso effetto delle attrezzature che vengono attaccate al corpo (come gli elettrodi).

Quindi, come funzionano?

Come i fitness tracker riescono a tracciare il sonno

Gli smartwatch (e gli smartband) usano una tecnologia molto meno complessa chiamata "actigrafia". Usando degli accelerometri per la rilevazione del movimento, il fitness tracker riesce a "capire" se state dormendo o siete svegli. Se siete completamente fermi, lo smartwatch presume che vi siate assopiti. Se invece siete in piedi e vi state muovendo, presume che siate svegli.

L'actigrafia viene usata da decenni dagli scienziati, tanto che nel 1995 la American Academy of Sleep Medicine la riconobbe come un "utile strumento di ricerca". Gli stessi, però, ammettono che non è altrettanto accurata e di utilità clinica come la polisonnografia, essendo soggetta a una vasta gamma di errori.

In cosa consiste l'actigrafia? Si tratta di un metodo che permette all'accelerometro a tre assi presente nello smartwatch/smartband di registrare tutti i  movimenti, piccoli e grandi, compiuti dall'individuo. Se è presente anche un giroscopio si inseriscono anche i relativi dati. I parametri del sonno vengono stabiliti dagli esperti, poi vengono programmati degli speciali algoritmi per far sì che i movimenti registrati abbiano un senso.

La tecnica viene usata per valutare i disordini del sonno nei ritmi circadiani , la depressione e la demenza. Può fornire dei dati preziosi sul sonno effettuato in un ambiente naturale, rispetto a quello condotto in laboratori specializzati.  

Qual è la precisione dei fitness tracker nella rilevazione del sonno?

Fino a qualche anno fa, era piuttosto mediocre. Uno studio del 2011 scoprì che, ad esempio, i Fitbit sovrastimavano il sonno in media di 67 minuti. Per questo motivo, cinque anni dopo Fitbit dovette persino affrontare una causa in tribunale. Da allora, la società ha completamente riveduto e corretto la caratteristica di rilevazione del sonno.

La cosa è servita. Nel 2017, un altro studio, questa volta sul Fitbit Charge HR, ha scoperto che era abbastanza preciso da poter essere usato come actigrafo nella ricerca medica.

Altri recenti studi sul tracking del sonno effettuato da altri smartwatch ne hanno ulteriormente dimostrato l'efficacia. Per esempio, uno studio del 2015 ha riscontrato che lo Jawbone UP di solito sovrastimava il tempo del sonno, ma si avvicinava abbastanza alla polisonnografia.

Comunque, mentre i moderni fitness tracker sono più precisi per quanto riguarda la rilevazione del sonno rispetto al passato, la distanza con la polisonnografia è ancora ampia. Ciò vale, in particolar modo, quando abbiamo a che fare col sonno "leggero" e "profondo".

Il sonno "leggero" e quello "profondo"

Gli scienziati del sonno distinguono cinque diverse fasi del sonno: fasi 1-4 e REM (Rapid Eye Movement).

Nella fase 1 è facile essere risvegliati. Nella fase 2, i movimenti oculari si fermano e l'attività cerebrale rallenta. Nella fase 3, il cervello comincia a produrre onde delta. Nella fase 4, il cervello produce quasi esclusivamente onde delta. Nella fase REM la velocità della respirazione aumenta, gli occhi si muovono rapidamente e i muscoli sono temporaneamente paralizzati. Durante il sonno, le persone sane passano attraverso tutte e cinque le fasi, dalla prima alla REM e così via.

I dispositivi per il tracciamento del sonno cercano di semplificare questi dati classificando i cicli del sonno come "sonno leggero" e "sonno profondo". Ma, dal momento che la rilevazione precisa delle fasi del sonno richiede anche la valutazione dell'attività oculare e cerebrale, gli scienziati sostengono che i dati probabilmente non sono accurati.

Quindi, questi dispositivi per il tracciamento del sonno sono precisi o no?

Il sonno è una attività più complicata di quanto sembrerebbe a una analisi superficiale, e per una analisi accurata servono ancora molti strumenti a disposizione dei medici. Per la maggior parte di chi vuol farsi solo una idea approssimativa di quanto dorme ogni notte, i moderni fitness tracker fanno un buon lavoro nel valutare se si sta dormendo per un tempo sufficiente oppure no. Una analisi completa richiede ancora, però, lo ripetiamo, l'intervento di laboratori specializzati.