Мы знаем, что качественный сон так же необходим для выживания, как еда и вода. Однако несмотря на то, что треть жизни мы проводим во сне, он остается загадкой для ученых. Анализ сна, также известный как полисомнография, используется для диагностики расстройств сна путем записи нескольких типов данных, включая данные мозга (ЭЭГ) и сердца (ЭКГ). Как правило, в клинике пациента подключают к десяткам датчиков и проводов, отслеживая активность мозга, глаз, мышц, дыхания и сердца во время сна.
Но что, если бы вы могли провести такой тест дома в режиме реального времени?
Исследователи компьютерных наук из Университета Южной Калифорнии впервые разработали подход, который позволяет сравнить результаты полисомнографии с экспертными оценками, используя только эхокардиографию (ЭхоКГ) с одним отведением. Программное обеспечение с открытым исходным кодом позволяет любому человеку с базовыми навыками кодирования создать собственное недорогое устройство для отслеживания сна.
«Ученые уже несколько десятилетий пытаются найти более простые и дешевые методы мониторинга сна. Но до сих пор низкие показатели даже в идеальных условиях приводили к выводу, что это невозможно и что необходимо измерять активность мозга. Наше исследование показывает, что достаточно будет данных о работе сердца», – говорит ведущий автор работы Адам Джонс.
Исследование опубликовано в журнале Computers in Biology and Medicine.
Сон, являющийся одним из ключевых факторов, предсказывающих снижение когнитивных способностей, с возрастом становится короче и фрагментарнее – этот вывод подтверждается предыдущими исследованиями. Но это снижение происходит раньше, чем можно было бы ожидать. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Neurology, показало, что люди, которые прерывают сон в возрасте 30-40 лет, более чем в 2 раза чаще испытывают проблемы с памятью десятилетие спустя.
Хроническое недосыпание также может способствовать накоплению бета-амилоидных бляшек – отличительной черты болезни Альцгеймера. «Это немного пугает», – говорит Джонс, который признается, что до того, как начать это исследование в качестве хобби в 2010 году, он был приверженцем идеи «спать, когда я умру».
Исследователи обучили свою модель на большом и разнообразном наборе данных из 4 000 записей испытуемых в возрасте от 5 до 90 лет, используя показатели работы сердца и нейронную сеть глубокого обучения. Путем проб и ошибок, включающих сотни итераций, было обнаружено, что автоматизированная сеть, использующая только ЭКГ, может оценивать сон так же хорошо, как «золотой стандарт» полисомнографии. Она успешно классифицирует сон на все пять стадий, включая быстрое движение глаз (REM), которое необходимо для консолидации памяти и эмоциональной стабильности, и глубокий сон, который имеет решающее значение для физического и психического восстановления.
Помимо упрощения дорогостоящего и громоздкого процесса, это открытие указывает на более глубокую связь между сердцем и мозгом, чем считалось ранее. Оно также подчеркивает роль вегетативной нервной системы, которая связывает мозг и сердце.
[Фото: ru.123rf.com]