Умные часы и фазы сна: насколько точен трекер

Браслет почти без ошибок узнаёт сон, но плохо видит бодрствование и стадии, поэтому «12 % глубокого сна» на экране это оценка алгоритма, а не измерение

Умные часы и браслеты определяют фазы сна не по мозгу, а по движениям руки и пульсу, поэтому глубокий сон узнают лишь в 53-68 эпохах из 100. В опыте Чиной и соавторов 2021 года сон семь устройств узнавали почти весь, а бодрствование от 18 до 54 эпох из 100, так что общее время сна трекеры обычно завышают. «12 % глубокого сна» на экране это оценка алгоритма, а не измерение.

Стэнфорд, курс Демента «Sleep and Dreams» 2019: лекции 4 Polysomnography & Restless Leg Syndrome и 14 Hacking Sleep · 25 мин · обновлено 01.10.2026

Утром человек открывает приложение своего браслета. Ночь разложена на цветные полосы: бодрствование, лёгкий сон, глубокий сон, быстрый сон. Под ними итог, и одна цифра подсвечена как низкая: глубокий сон 12 %. Весь день человек помнит эту цифру и думает, что не выспался.

Такие утра дошли и до врачей. В 2017 году Келли Глейзер Барон и четверо соавторов, Эббот, Джао, Манало и Маллен, описали женщину 27 лет, которая пришла к ним с данными браслета. Браслет писал ей «беспокойный сон» и эффективность сна 60 %. Это значит, что спала она, по его подсчёту, лишь 60 % времени, проведённого в постели. В лаборатории её сон записали полностью. Глубокого сна оказалось достаточно, а число пробуждений было в норме. Она всё равно усомнилась в лаборатории, а не в браслете.

Кто из двоих прав, зависит от того, что каждый прибор видит. Лаборатория пишет электрическую активность мозга, а браслет мозга не видит вовсе. Он видит движения руки и пульс и по ним угадывает, спит ли человек и в какой он стадии. Сон как таковой браслет узнаёт почти безошибочно. Тихое бодрствование он часто принимает за сон, а стадии, включая «12 % глубокого сна», угадывает заметно хуже.

Что трекер сна измеряет на самом деле

Стадии сна определяют по мозгу. В лаборатории человеку крепят электроды на голову, у глаз и на подбородок, записывают дыхание и пульс. Такую запись называют полисомнографией. Специалист размечает её отрезками по 30 секунд, их называют эпохами, и каждой эпохе присваивает стадию. Подробно стадии разобраны в уроке 2, а здесь достаточно одного: стадию видно по электрической активности мозга.

Электродов у браслета нет. Внутри него датчик движения, акселерометр, и он отмечает, когда рука неподвижна. Оценку сна по движениям руки называют актиграфией, и в исследованиях её применяют давно. Второй датчик просвечивает кожу и по изменению отражённого света считает пульс. Этот способ называют фотоплетизмографией.

По пульсу и его колебаниям трекеры угадывают стадию. Связь пульса со стадиями сна есть, но она не однозначна, и правило перевода одного в другое производители не раскрывают. Обзор де Замботти и соавторов 2019 года, известный курсу по аннотации, называет и другие трудности. Алгоритмы закрыты, а обновление прошивки или сбой меняют результат того же устройства. Общих стандартов проверки авторы обзора не нашли и призвали их создать.

Браслеты, часы, кольца, коврики под матрас и приложения, которые продают без медицинской проверки, называют потребительскими трекерами сна. Американская академия медицины сна (AASM) в 2018 году выпустила о них позицию, её первый автор Хосла. Там сказано, что без проверки и одобрения FDA, американского ведомства по лекарствам и медицинским изделиям, такие устройства пока нельзя использовать для диагноза и лечения нарушений сна. При этом, по той же позиции, они могут помочь разговору пациента с врачом.

Опыт Чиной: семь трекеров против лаборатории

Главную проверку этого урока опубликовали Чиной и соавторы в 2021 году. В опыте участвовали 34 здоровых молодых взрослых из США, 22 женщины, средний возраст около 28 лет. Каждый провёл в лаборатории три ночи подряд, и одна из них была ночью с нарушенным сном. Всю ночь шла полисомнография. Рядом работали исследовательский актиграф и часть из семи потребительских устройств: четыре носили на руке, три стояли у кровати.

Сравнивали каждую 30-секундную эпоху отдельно. Решение устройства, сон это или бодрствование, ставили рядом с решением по полисомнографии. Такую проверку называют сравнением по эпохам. Из неё считают две доли. Чувствительность показывает, какую долю настоящих эпох сна устройство назвало сном. Специфичность показывает, какую долю настоящих эпох бодрствования устройство назвало бодрствованием.

Чувствительность у всех устройств вышла от 0,93 до 0,99. Из 100 эпох сна они называли сном от 93 до 99. Со специфичностью картина другая, от 0,18 до 0,54. Из 100 эпох бодрствования худшее устройство узнало 18, лучшее 54, а исследовательский актиграф 39. Отсюда вывод самих авторов: большинство потребительских устройств распознают бодрствование не хуже актиграфа. Но и сам актиграф узнал меньше половины эпох бодрствования.

Почему две доли так расходятся, видно на простом рассуждении. Представим прибор, который на каждую эпоху отвечает «сон». Его чувствительность будет полной, единица, потому что ни одной эпохи сна он не пропустит. Специфичность же будет нулевой. Ночью человек спит большую часть времени в постели, поэтому высокая чувствительность достаётся легко. Трудная часть задачи в том, чтобы заметить немногие минуты бодрствования, и именно её устройства решают хуже.

Ошибка идёт в одну сторону. Человек лежит без движения и не спит, а устройство пишет сон. Поэтому трекеры обычно не занижают общее время сна, а завышают его. На ночах с нарушенным сном все устройства работали хуже, хотя бодрствования в такие ночи как раз больше всего. В случае из описания Барон мозг видела только лаборатория, и спорить с ней по данным браслета нельзя.

Тренажёр урока переводит эти доли в минуты. Он берёт учебную ночь, это учебные числа: 8 часов в постели, из них 40 минут бодрствования. Читатель выбирает устройство из работы Чиной, и тренажёр применяет его настоящую специфичность, а чувствительность берёт общим диапазоном работы, от 0,93 до 0,99. При специфичности 0,18 из 40 минут бодрствования будет узнано около 7, при 0,54 около 22. Остальные минуты браслет запишет как сон, пересчёт учебный.

Фазы сна на экране: 12 % глубокого сна

Шесть устройств из опыта Чиной показывали и стадии сна. Их проверили тем же способом, по эпохам. Чувствительность к глубокому сну вышла от 0,53 до 0,68, к быстрому от 0,49 до 0,69, к лёгкому от 0,57 до 0,76. Иначе говоря, из 100 эпох глубокого сна по полисомнографии устройства называли глубоким сном от 53 до 68.

У ошибок есть направление. Чаще всего устройства записывали в «лёгкий сон» эпохи бодрствования, глубокого и быстрого сна. Все шесть значимо ошибались в минутах лёгкого сна и в основном завышали их. Три устройства завышали глубокий сон, три занижали быстрый. Оценку стадий авторы назвали непоследовательной.

Новые модели проверили Ли, Чо, Ча и соавторы в 2023 году в Южной Корее. Участников было 75, их набрали в крупной больнице и в клинике сна. Записали 543 часа полисомнографии, это 349 114 эпох. Устройств было одиннадцать: пять носимых, три прикроватных и три приложения, которые слушают звук. Сколько участников имели нарушения сна, курс не сверил. Выборка здесь больничная, а у Чиной здоровые молодые люди, поэтому числа двух работ напрямую не сравнить.

Совпадение со стадиями полисомнографии мерили величиной F1. Она лежит между нулём и единицей, и единица значит полное совпадение. У худшего устройства вышло 0,26, у лучшего 0,69. Лучшим оказалось приложение компании, где работает часть авторов. По разделу статьи о конфликте интересов, они владеют и акциями этой компании.

Ещё раньше, в 2015 году, Бхат и соавторы проверили приложение для смартфона на 20 добровольцах без диагностированных нарушений сна. Приложение работало одновременно с полисомнографией. Стадии оно определяло верно в 45,9 % отрезков, а «сон или бодрствование» в 85,9 %. Лёгкий сон приложение занижало на 27,9 %, глубокий завышало на 11,1 %, время засыпания завышало на 15,6 минуты.

Связь с полисомнографией авторы проверяли и корреляцией. Для эффективности сна, доли лёгкого и глубокого сна и времени засыпания она оказалась незначимой, для глубокого сна r = 0,181. Корреляция 0 значит, что одно по другому не предсказать, 1 значит точное совпадение. Иначе говоря, по ночам, где приложение видело больше глубокого сна, нельзя было угадать, где его больше на самом деле.

Теперь вернёмся к утренней цифре. Глубокий сон устройства узнают в 53-68 эпохах из 100, и половина из шести его завышает. Даже люди-разметчики согласны в глубоком сне лишь в двух эпохах из трёх. Поэтому 12 % на экране это оценка алгоритма по пульсу и движениям, а не измерение глубокого сна. Много это или мало для конкретной ночи, по одной этой цифре сказать нельзя.

Умный будильник: будит ли он в лёгкой фазе

Обзоры браслетов обещают, что умный будильник «разбудит вас аккуратно, выведя из фазы быстрого сна». Устроен он так: в окне перед заданным временем подъёма устройство ищет момент, когда сон кажется ему лёгким, и звонит. Посылка у этой идеи верная. Обзор Тасси и Мюзе 2000 года, известный курсу по аннотации, свёл опыты об инерции сна, заторможенности сразу после пробуждения. Из глубокого сна она сильнее, чем из лёгких стадий, а быстрый сон посередине.

Значит, обещание из обзоров путает и саму посылку: быстрый сон не самая лёгкая стадия для пробуждения. Длится инерция, по разным работам, от минуты до четырёх часов, но без сильного недосыпа редко больше 30 минут. Главное слабое место другое. Чтобы разбудить в лёгком сне, устройство должно его узнать, а стадии браслеты угадывают с чувствительностью около 0,5-0,7.

Проверок умных будильников браслетов против обычного будильника в рецензируемых журналах не нашлось. Единственная найденная проверка похожей системы вышла в 2024 году. Кампанелла и соавторы пригласили 29 человек на четыре ночи в лабораторию. В утра с вмешательством свет, звук и тепло включались, когда прикроватный датчик видел лёгкий сон в последние 30 минут до подъёма. В контрольные утра звенел обычный будильник.

Общего влияния на инерцию сна почти не нашлось. Различия появились только после деления участников на подгруппы по длительности света и хронотипу, и шли они в разные стороны. Эффективность сна в ночи с вмешательством была даже ниже, 83 % против 86 %. Работу финансировала компания Delos Living, и четверо авторов её сотрудники.

Поэтому утверждение, что умный будильник снимает утреннюю разбитость, получает статус «не было доказательством». Оно не опровергнуто, его просто никто как следует не проверил. Производители проверок не публикуют, а единственная проверка похожей системы, оплаченная производителем, общего эффекта не показала.

Ортосомния: когда цифра важнее ночи

Статья Барон и соавторов 2017 года описывает трёх пациентов одной клиники. Женщина 27 лет описана в начале урока. Мужчина 40 лет год носил браслет и объяснял свою раздражительность и жалобы на мышление тем, что браслет показывал меньше 8 часов сна. На когнитивно-поведенческую терапию он не пришёл. Третий, мужчина 69 лет с тяжёлым апноэ, лечился аппаратом, и ему браслет, наоборот, помог при отмене снотворного.

Для тревожной погони за «идеальными» показателями трекера авторы придумали слово ортосомния. Его собрали по образцу орторексии: «ortho» значит прямой, правильный, «somnia» значит сон. Слово прижилось в статьях и новостях, и его часто подают как новое расстройство.

Описание трёх случаев такого вывода не выдерживает. По трём пациентам одной клиники нельзя узнать, сколько людей тревожатся из-за трекера и вызывает ли тревогу сам трекер. Ортосомния не диагноз из классификаций болезней, а удачное название для наблюдения. Утверждение, что это распространённое расстройство, вызванное трекерами, по статусу «не было доказательством». К тому же третий случай из той же статьи говорит о пользе браслета, а не о вреде.

Что выдержало

После такого разбора легко решить, что браслет бесполезен. Данные этого не говорят. Сон трекеры узнают с чувствительностью 0,93-0,99 во всех семи устройствах Чиной, приложение Бхата узнавало 89,9 % эпох сна. То же давно известно для исследовательской актиграфии. Руководство AASM 2018 года, первый автор Смит, условно рекомендует её для оценки сна при бессоннице, при нарушениях циркадного ритма и вместе с домашним тестом на апноэ, но только устройствами, одобренными FDA.

Сильно ослаблены два других утверждения: что браслет точно показывает бодрствование и что он точно показывает фазы сна. Не было доказательством обещание умного будильника и образ ортосомнии как распространённого расстройства. У самих проверок тоже есть пределы. У Чиной одна выборка молодых здоровых людей и модели 2018-2019 годов, у Ли больничная выборка и конфликт интересов у лидера.

Позиция AASM оставляет трекерам скромную, но настоящую роль. Данные браслета могут стать поводом для разговора с врачом, а не заменой обследования. Третий пациент из статьи Барон показывает, что так бывает: там браслет помогал лечению, а не мешал ему. Разница между двумя ролями в том, кто читает цифру и что с ней делает дальше.

Слабые места браслетов нашли не критики со стороны, а сами исследователи сна. Они ставили полисомнографию рядом с устройствами и считали совпадения эпоха за эпохой. Тот же способ проверит и следующие модели, а цифры на экране станут точнее ровно настолько, насколько это покажут такие проверки.

Вопросы для самопроверки

Что читать

• Chinoy E.D. et al., 2021. Performance of seven consumer sleep-tracking devices compared with polysomnography. Sleep, 44(5), zsaa291. Открытый текст: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8120339/: Таблица 8: сон против бодрствования по каждому устройству. Таблица 12: куда устройства относят ошибки, в том числе как эпохи глубокого сна уходят в «лёгкий».
• Lee T. et al., 2023. Accuracy of 11 wearable, nearable, and airable consumer sleep trackers: prospective multicenter validation study. JMIR mHealth and uHealth, 11, e50983. Открытый текст: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10654909/: Таблица с F1 по одиннадцати устройствам и раздел о конфликте интересов: кто из авторов связан с компанией, чьё приложение вышло лучшим.
• Baron K.G. et al., 2017. Orthosomnia: are some patients taking the quantified self too far? Journal of Clinical Sleep Medicine, 13(2), 351-354. Открытый текст: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5263088/: Три случая целиком и объяснение, откуда взялось слово. Полезно заметить, что это описание случаев, а не исследование распространённости.
• de Zambotti M. et al., 2019. Wearable sleep technology in clinical and research settings. Medicine and Science in Sports and Exercise, 51(7), 1538-1557. Открытый текст: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6579636/: Раздел о закрытых алгоритмах и обновлениях прошивки: почему результат одного и того же устройства может меняться со временем.