Fitbits im Feld: Was tragbare Schlafstudien zeigen können und was nicht

Die Studie erschien in Nature Scientific Reports und wurde am 2. April 2024 von UT News angekündigt. Das Team begleitete 82 junge Erwachsene mit einem am Handgelenk getragenen Aktivitätstracker, der Bewegung und Herzfrequenz aufzeichnete. Aus diesen Signalen leiteten die Forscher Phasen des Tiefschlafs (NREM) und des REM-Schlafs ab, dazu körperliche Aktivität. Eine separate Smartphone-App sammelte selbst berichtete Daten zum Wohlbefinden.

Es ist der jüngste Beitrag zu einer schnell wachsenden Forschungsrichtung, die Verbrauchergeräte als Instrumente behandelt und nicht als Spielzeug.

Der zentrale Befund ist eng und konkret: Körperliche Aktivität verlängerte die REM-Latenz, die Zeit bis zum Eintritt in die REM-Phase. Dem Team der UT Austin zufolge könnte das bedeuten, dass Bewegung hilft, tiefere Schlafphasen zu festigen, bevor das Gehirn in den REM-Schlaf übergeht. In dieser Phase treten lebhafte Träume auf, und die Hirnaktivität ähnelt dem Wachzustand.

Die Studie bestätigte außerdem Befunde, die bisher auf Schlaflabore beschränkt waren. Körperliche Aktivität mit niedriger Intensität und solche mit mittlerer bis hoher Intensität waren beide mit tieferem, erholsamerem Schlaf verbunden. Besserer Schlaf ging wiederum mit mehr Energie und weniger Stress am folgenden Morgen einher. Der Unterschied lag diesmal in der Methode, nicht in der Aussage: Die Teilnehmer wurden zu Hause, bei der Arbeit und während alltäglicher Aktivitäten über Wochen und Monate kontinuierlich überwacht, statt einer Nacht mit Elektroden in einer klinischen Umgebung.

Warum eine Nacht im Labor ein schwaches Instrument ist

Benjamin Baird, Forschungsassistenzprofessor für Psychologie und einer der Autoren, sagte direkt, wo die Grenzen des älteren Ansatzes liegen. "Man kann aus Laborstudien viel lernen, aber es gibt offensichtlich Einschränkungen, wenn man die Schlafmuster einzelner Teilnehmer in nur einer Nacht untersucht", sagte er. "Es ist eine ungewohnte klinische Umgebung, die Stress verursachen kann. Und man kann auch nicht wirklich über die Zeit schauen. Es gibt also immer Fragen zur Übertragbarkeit dieser Art von Design."

Dieses Problem ist auch außerhalb dieser Studie gut dokumentiert. Danny Eckert, Direktor des Adelaide Institute for Sleep Health an der Flinders University, sagte ABC News im September 2024, dass diagnostische Tests über eine einzige Nacht unzuverlässig sind. Eine Studie von 2022, an der er mitwirkte, ergab, dass bis zur Hälfte der diagnostischen Einzelnacht-Studien bei Schlafapnoe den Schweregrad falsch einordnet. "Die Einzelnacht-Tests sind enorm verrauscht und ungenau", sagte er.

Wearables lösen das nicht, indem sie präziser sind. Sie lösen es, weil sie billig, wiederholbar und über Monate tragbar sind.

Was das Gerät tatsächlich misst

Das Team der UT Austin verwendete einen handelsüblichen Fitbit, kein Instrument in Forschungsqualität. David M. Schnyer, Mitautor und Leiter der Abteilung für Psychologie, sah genau darin den Punkt. "Wir haben mit einem Standard-Fitbit, den jeder tragen könnte, nicht einmal mit einem teuren wissenschaftlichen Gerät, gezeigt, dass er tatsächlich empfindlich auf diese Art von Messungen der Schlafarchitektur reagiert, und zwar so, dass sich vorhersagende Ergebnisse zeigen", sagte er.

Schlafarchitektur ist nach der Definition der Studie die Struktur jedes 90 bis 120 Minuten dauernden Schlafzyklus: drei Phasen des Non-REM-Schlafs (Leichtschlaf, Tiefschlaf und tiefster NREM) plus REM, der etwa die letzten 25 Prozent jedes Zyklus ausmacht. Schnyer argumentierte, die Folgen reichten über die Schlafforschung hinaus. "Die Welt steht dir jetzt offen", sagte er. "Du kannst dieses Gerät nutzen, um alle möglichen Daten zur Schlafarchitektur zu untersuchen, im Zusammenhang mit Lebensstil, mit Stimmung und Stimmungsstörungen, im Feld und nicht im Labor, was Leute früher für unmöglich gehalten hätten."

Diese Aussage verdient eine Einschränkung. Verbrauchertracker leiten Schlafphasen aus Bewegung und Herzfrequenz ab, nicht aus Hirnaktivität. Die UT-Austin-Studie validiert diese Ableitung anhand von Mustern auf Bevölkerungsebene und selbst berichtetem Wohlbefinden, nicht anhand von Polysomnographie für jeden Teilnehmer und jede Nacht.

Das Argument der Größenordnung und seine Probleme

ABC News berichtete am 24. September 2024, dass Schlafüberwachung von einem Nischenhobby zu einer Forschungsinfrastruktur geworden ist. Weniger als zehn Jahre nach der ersten Apple Watch mit Schlafüberwachung ist die Welt für die Erforschung des Schlafs verkabelt, berichtete das Netzwerk. Als im September 2024 ein starkes Erdbeben New South Wales traf, entdeckten Datenwissenschaftler in Schweden eine überdurchschnittliche Zahl von Menschen, die zum Zeitpunkt des Bebens kurz aufwachten. Das teilte die schwedische App Sleep Cycle mit.

Michael Gradisar, Wissenschaftschef von Sleep Cycle, beschrieb die Logik gegenüber ABC News unverblümt. "Wir können jetzt einen riesigen Teil der Welt betrachten", sagte er. "Schlaf ist eines der ersten Dinge, die bei der Gesundheit eines Menschen schiefgehen. Schlaf ist der Kanarienvogel im Bergwerk."

Gradisars Team fand während der Omikron-Welle in New York etwas Ähnliches: Nächtliches Husten nahm unter den Nutzern etwa eine Woche vor den bestätigten Fällen zu. "Es ist fast wie ein Frühwarnsystem", sagte er. "Wir hatten all diese Telefone, die nachts Informationen sammelten."

Aber Größenordnung ist nicht dasselbe wie Genauigkeit, und die Forschungsgemeinschaft sagte das jahrelang. Gabriel Pires, Schlafforscher in Brasilien, sagte ABC News, frühe Arbeiten seiner Gruppe hätten Kollegen von der Technologie abgeraten. "Wir begannen, Arbeiten zu veröffentlichen, in denen stand: 'Seid vorsichtig mit diesen neuen Technologien, sie funktionieren nicht gut'", sagte er. Gradisar selbst war skeptisch, bevor er in den privaten Sektor wechselte. Der Wendepunkt war kommerziell: Die Verkäufe von Smartwatches wuchsen in der Pandemie, Investitionen folgten, und Apple ergänzte Sensoren für die elektrische Aktivität des Herzens, Blutsauerstoff und Körpertemperatur.

Die regulatorische Grenze verschwimmt

Das klarste Zeichen dafür, dass Verbraucher-Wearables in klinisches Terrain vordringen, kam von Regulierern, nicht von Forschern. Anfang 2024 erhielt das Schlafapnoe-Erkennungssystem der Smartwatch von Samsung nach einer achtmonatigen Prüfung die Zulassung der US-Gesundheitsbehörde. Es war die erste Verbraucher-Smartwatch, die diese Hürde nahm. Die Smartwatch von Apple, die beliebteste der Welt, erhielt dieselbe Zulassung später in diesem Monat, im September 2024.

Schlafapnoe könnte laut ABC News bis zu einer Milliarde Menschen weltweit betreffen und wird zu selten diagnostiziert. Die herkömmliche Diagnose erfordert eine Nacht im Schlaflabor, was unbequem und oft teuer ist. Samsung sagt, seine Funktion solle keine Schlafklinik ersetzen, aber die Zulassung bedeutet, dass Millionen Menschen einen Test ohne medizinisches Fachpersonal erhalten können.

Eckert vom Adelaide Institute for Sleep Health hält es für möglich, dass Verbrauchergeräte am Ende besser sein könnten als der Goldstandard der Diagnose, gerade weil sie Nacht für Nacht messen können. "Wir konnten nie genau überwachen, was mit Schlafapnoe zu Hause passiert", sagte er. "Jetzt können wir es jede einzelne Nacht über Wochen, Monate und Jahre tun."

Was die Studien weiterhin nicht klären können

Sowohl die UT-Austin-Studie als auch der breitere Boom der Verbraucher-Schlafüberwachung teilen eine strukturelle Schwäche: Die Daten stammen von Menschen, die sich entschieden haben, das Gerät zu tragen. Selektionseffekte sind real, und sie werden in Pressemitteilungen selten quantifiziert.

Die Arbeit der UT Austin entstand zudem aus einer Pilotstudie im Rahmen von Whole Communities and Whole Health, einem Forschungsprogramm, das Gemeinschaften und Teilnehmer einbezieht in die Frage, wie Gesundheitsdaten erhoben werden. Diese Designentscheidung ist wichtig, weil sie prägt, wessen Schlaf untersucht wird und wie.

Vorerst ist die praktische Lehre aus der Texas-Studie bescheiden und überprüfbar. Körperliche Aktivität mit niedriger Intensität oder mittlerer bis hoher Intensität war mit tieferem Schlaf verbunden, und tieferer Schlaf mit besserer Energie am nächsten Morgen und geringerem Stress. Der Mechanismus hinter der verlängerten REM-Latenz ist nicht geklärt. Die Studie zeigt einen Zusammenhang, in einer natürlichen Umgebung, über Monate, mit einem Gerät, das man kaufen kann.

Das ist ein echter Fortschritt gegenüber einer Nacht im Labor. Es ist kein Beweis dafür, dass ein Fitness-Tracker den Schlaf repariert.