高质量的睡眠对生存的重要性不亚于食物和水。尽管我们在生命中有三分之一的时间是在睡眠中度过，但睡眠的科学本质仍然是一个未解之谜。
专家们并没有放弃对此的研究。
睡眠分析，或称多导睡眠图，通过记录多种数据来诊断睡眠障碍，包括脑电图（EEG）和心电图（ECG）。通常，病人在诊所中会被连接到多个传感器和电缆，以监测睡眠时大脑、眼睛、肌肉、呼吸和心脏的活动。这种环境并不容易让人入睡。
但如果可以在家中进行同样准确且实时的测试呢？
南加州大学的计算机科学研究人员首次开发了一种方法，仅需使用单导联超声心动图，就能达到专家评分的多导睡眠描记仪的性能。这款软件是开源的，任何具备基本编程技能的人都可以利用它制作自己的低成本DIY睡眠追踪设备。
最近获得南加州大学博士学位的首席作者亚当·琼斯表示：“几十年来，研究人员一直在寻找更简单、更便宜的睡眠监测方法，尤其是避免使用笨重的设备。”他补充道：“但迄今为止，即使在理想条件下，这种糟糕的表现也导致了这样的结论：测量大脑活动是必要的。我们的研究表明，这一假设已经不再成立。”
研究人员指出，该模型在评估睡眠阶段方面表现优异，明显优于其他不使用脑电图的模型，包括商业睡眠追踪设备。琼斯表示：“我们希望开发一种系统，以解决当前方法的局限性，并满足对更易获得和负担得起的睡眠分析的需求。”
这项研究发表在2024年6月的《生物与医学计算机》杂志上，由计算机科学教授、琼斯的顾问劳伦特·伊蒂和琼斯的长期合作者、南加州大学校友、休斯顿大学电气工程师巴温·r·谢思共同撰写。
心脏是否在主导？
睡眠是预测认知衰退的重要指标，随着年龄的增长，睡眠时间变得更短且更分散——这一发现得到了以往研究和神经网络的支持。然而，这种衰退的发生比预期的要早。《神经学》杂志最近的一项研究发现，30多岁和40多岁时睡眠中断的人在10年后出现记忆问题的可能性是其他人的两倍多。
长期睡眠不足还可能导致β-淀粉样斑块的积累，这是阿尔茨海默病的一个标志。
琼斯表示：“这有点令人担忧。”他承认，在2010年将这项研究作为爱好项目开始之前，他曾参加过“死后睡觉”的夏令营。“这就是为什么我希望这些干预措施能够尽快实施，让尽可能多的人受益。这个软件可以帮助我们了解每晚睡眠时发生的事情。”
研究人员在一个庞大而多样化的数据集上训练了他们的模型，该数据集包含4000个录音，参与者年龄从5岁到90岁，仅使用心脏数据和深度学习神经网络。通过反复试验和数百次迭代，他们发现自动化的只使用脑电图的网络可以像“黄金标准”的多导睡眠描记仪一样对睡眠进行评分。它成功地将睡眠分为五个阶段，包括快速眼动（REM）睡眠，这对记忆巩固和情绪稳定至关重要，以及非快速眼动睡眠，包括深度睡眠，这对身心恢复至关重要。
除了简化一个典型的昂贵和繁琐的过程，这一发现还强调了心脏与大脑之间比以往理解的更深层次的联系。它还突显了连接大脑和心脏的自主神经系统的作用。
琼斯表示：“心脏与大脑之间的关系尚不明确，这项研究旨在填补这一空白。”他补充道：“我的论文中有很多证据表明，心脏可能是乐队的指挥。”
这项工作还可以帮助改善偏远地区人群的睡眠研究，帮助阐明睡眠的起源和功能。
在目前正在准备的后续论文中，琼斯旨在进一步探索该网络在心电数据中的关注点。“我认为心脏中隐藏着许多我们尚未了解的信息，”他说。
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希望本篇文章《心脏信息揭示睡眠奥秘》能对你有所帮助！
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