Ilość snu od dawna uznawana jest za ważny czynnik wpływający na nasze zdrowie. Jednak sen nie sprowadza się jedynie do określonej liczby godzin. Podczas snu nasz mózg przechodzi przez różne fazy snu, które zmieniają się kilkakrotnie w ciągu nocy. Nowe, szeroko zakrojone badanie wykazało, że ta struktura snu wydaje się mieć również związek z przyszłym stanem zdrowia.

Naukowcy z Capital Medical University w Chinach przeanalizowali dane dotyczące snu pochodzące od 95 559 osób z brytyjskiego banku danych UK Biobank. Uczestnicy badania nosili na nadgarstku czujnik ruchu przez siedem dni i nocy. Dane zostały następnie przeanalizowane przy użyciu metody głębokiego uczenia się w celu oszacowania różnych faz snu i innych cech snu.

Wyniki są niezwykłe: dłuższy sen REM był statystycznie powiązany z niższym ryzykiem wystąpienia 83 różnych chorób. Dłuższy sen głęboki również wiązał się z mniejszym ryzykiem wystąpienia kilku chorób. Jednocześnie bardzo krótki czas trwania snu, nieregularne wzorce snu oraz dłuższe okresy czuwania w nocy wiązały się z gorszymi wynikami zdrowotnymi. Co jednak kryje się za tymi korelacjami?

Sen to coś więcej niż tylko tykanie zegara

Każdy, kto na poranne pytanie „Jak długo spałeś?” odpowiada „siedem godzin”, opisuje jedynie część tego, co działo się w nocy. Dzieje się tak, ponieważ sen składa się z różnych faz. Mówiąc prościej, wyróżnia się trzy główne kategorie: sen płytki, sen głęboki i sen REM. Fazy te następują po sobie w ciągu nocy w powtarzających się cyklach. Sen REM to faza, w której szczególnie często pojawiają się żywe sny. Skrót REM oznacza „Rapid Eye Movement” (szybkie ruchy gałek ocznych). Jednocześnie mózg jest w tej fazie niezwykle aktywny.

Sen głęboki natomiast należy do tzw. snu nie-REM i często opisuje się go jako fazę snu o szczególnie regenerującym działaniu. W tym czasie aktywność mózgu ulega znacznym zmianom, a w organizmie zachodzą różne procesy regeneracyjne. Oznacza to, że dwie osoby mogą spędzić w łóżku po siedem godzin, a mimo to ich struktura snu będzie się nieznacznie różnić. To właśnie te różnice naukowcy chcieli zbadać dokładniej.

Prawie 100 000 osób obserwowanych przez kilka lat

W ramach badania zespół badawczy wykorzystał dane z UK Biobank, brytyjskiego badania podłużnego na dużą skalę. Ostateczna analiza objęła 95 559 osób. Średni wiek wynosił około 56 lat. Uczestników obserwowano następnie przez medianę 8,9 roku. W tym okresie naukowcy mogli wykorzystać dane dotyczące zdrowia do zidentyfikowania nowo zdiagnozowanych chorób.

Zakres badanych cech zdrowotnych był szczególnie szeroki. Naukowcy uwzględnili 1 049 różnych fenotypów chorób i zbadali, czy określone cechy snu są statystycznie powiązane z ich późniejszym wystąpieniem. W ten sposób badanie wykroczyło znacznie poza ramy wielu tradycyjnych badań nad snem, które skupiają się na przykład wyłącznie na chorobach sercowo-naczyniowych, cukrzycy lub depresji.

Jak mierzono sen?

Istotną różnicą w stosunku do wielu wcześniejszych badań jest metoda gromadzenia danych. Uczestnicy nie musieli codziennie rano zgłaszać, jak długo spali. Zamiast tego nosili na nadgarstku akcelerometr. Urządzenia te rejestrują ruch. Następnie, przy użyciu specjalnie opracowanego algorytmu uczenia głębokiego o nazwie SleepNet, na podstawie danych dotyczących ruchu wyznaczono różne parametry snu. Obejmowały one fazę REM, sen głęboki, sen płytki, całkowity czas trwania snu, nocne okresy czuwania oraz regularność snu. Ma to tę zaletę, że naukowcy nie polegali wyłącznie na pamięci uczestników.

Istnieje jednak również istotne ograniczenie. Czujnik ruchu na nadgarstku to nie to samo, co pomiar snu w laboratorium snu. W tradycyjnej polisomnografii rejestruje się bezpośrednio między innymi fale mózgowe, ruchy gałek ocznych i aktywność mięśni. Natomiast w tym badaniu fazy snu oszacowano algorytmicznie na podstawie danych dotyczących przyspieszenia. Wyniki są zatem interesujące, ale należy je interpretować z odpowiednim zastrzeżeniem.

Dłuższy sen REM wiązał się z mniejszym ryzykiem chorób

Związek ten był szczególnie wyraźny w przypadku snu REM. Naukowcy odkryli, że wydłużenie czasu trwania snu REM o jeden przedział międzykwartylowy – co odpowiada 47,6 minuty – wiązało się z mniejszym ryzykiem wystąpienia 83 chorób. Obejmowały one schorzenia z różnych kategorii, takie jak choroby sercowo-naczyniowe, zaburzenia neurologiczne oraz inne problemy zdrowotne. W przypadku niektórych chorób zależności statystyczne były szczególnie wyraźne.

Na przykład współczynnik ryzyka dla niewydolności serca wyniósł 0,74. W przypadku demencji wyniósł on 0,54. W przypadku choroby Parkinsona zaobserwowano współczynnik ryzyka na poziomie 0,20. Liczb tych nie należy jednak interpretować w ten sposób, że na przykład 47 minut dodatkowego snu REM automatycznie zmniejsza o połowę ryzyko demencji. Współczynniki ryzyka opisują statystyczny związek w obrębie badanej populacji. Nie dowodzą one, że dłuższy sen REM zapobiega danemu schorzeniu.

Faza REM budzi szczególne zainteresowanie naukowe, ponieważ mózg jest w niej bardzo aktywny. Pod pewnymi względami aktywność neuronalna bardziej przypomina stan czuwania niż w innych fazach snu. Faza REM wiąże się między innymi z konsolidacją pamięci, przetwarzaniem emocji oraz niektórymi procesami uczenia się. Nie oznacza to jednak, że za te funkcje odpowiada wyłącznie faza REM. Sen to złożona gra różnych faz. Nowe badanie dostarcza zatem kolejnych dowodów na to, że zrównoważona struktura snu może mieć znaczenie dla zdrowia.

Również sen głęboki wykazał interesujące korelacje

Nie tylko sen REM wyróżniał się na tle innych faz. Dłuższy czas trwania snu głębokiego wiązał się z mniejszym ryzykiem wystąpienia siedmiu chorób. Należały do nich między innymi cukrzyca typu 2 i poważne zaburzenia depresyjne. Zaobserwowano również korelację w przypadku choroby Parkinsona. Na przykład przy 47,5-minutowym międzykwartylowym wydłużeniu snu głębokiego współczynnik ryzyka wyniósł 0,89 dla cukrzycy typu 2 i 0,86 dla poważnych zaburzeń depresyjnych.

Ponownie należy podkreślić, że badanie wykazuje powiązania, a nie dowodzi działania ochronnego. Niemniej jednak wyniki te podkreślają, że zadając pytanie „Czy śpię wystarczająco długo?”, nie należy kierować się wyłącznie całkowitą liczbą godzin.

Szczególnie uderzający był niedobór snu

Wyniki dotyczące osób o bardzo krótkim czasie snu były szczególnie uderzające. Naukowcy zbadali związek między czasem snu a 86 różnymi fenotypami chorób. W przypadku 69 z nich przedział, w którym obserwowano najniższe ryzyko, mieścił się głównie w zakresie od sześciu do ośmiu godzin snu. Z kolei u osób, które spały mniej niż pięć godzin, odnotowano szczególnie dużą liczbę niekorzystnych powiązań.

W tej grupie stwierdzono istotne niekorzystne powiązania w przypadku 37 chorób w porównaniu z grupą referencyjną śpiącą od sześciu do ośmiu godzin. Nie oznacza to jednak, że każdy potrzebuje dokładnie siedmiu godzin snu. Indywidualne potrzeby w zakresie snu są zróżnicowane. Ważną rolę odgrywają wiek, czynniki genetyczne, styl życia, stan zdrowia i wiele innych czynników. Badanie pokazuje raczej, że bardzo krótki czas snu wiązał się w tej populacji z szerokim spektrum zagrożeń dla zdrowia.

Wydaje się, że rytm snu również odgrywa rolę

Kolejnym interesującym aspektem badania była kwestia regularności snu. Wyniki wykazały, że większe wahania w długości snu z nocy na noc wiązały się z wyższym ryzykiem wystąpienia kilku chorób. Większa nieregularność snu wiązała się między innymi z wyższym ryzykiem zaburzeń lękowych i poważnych zaburzeń depresyjnych. Istotną rolę odgrywał również czas, przez jaki osoby pozostawały w stanie czuwania po zaśnięciu.

Ten tak zwany czas czuwania po zaśnięciu – znany w żargonie fachowym jako WASO, czyli „wake after sleep onset” – wiązał się ze zwiększonym ryzykiem wystąpienia sześciu schorzeń. Należały do nich między innymi nadużywanie alkoholu, uzależnienie od substancji psychoaktywnych oraz choroba zwyrodnieniowa stawów. To jasno pokazuje, że jakość snu to nie tylko kwestia szybkiego zasypiania. Kwestia tego, na ile sen jest stabilny i nieprzerwany w ciągu nocy, może również mieć znaczenie dla długoterminowego stanu zdrowia.

Regularny rytm może być ważniejszy niż wcześniej sądzono

Ten aspekt jest szczególnie interesujący z perspektywy chronobiologicznej. Nasze ciała nie funkcjonują niezależnie od zegara wewnętrznego. Tak zwany rytm dobowy kontroluje między innymi sen i czuwanie, temperaturę ciała, wydzielanie hormonów oraz liczne procesy metaboliczne. Rytm ten jest codziennie synchronizowany przez sygnały zewnętrzne. Światło jest najważniejszym sygnałem czasowym.

Jeśli pora kładzenia się spać ulega znacznym wahaniom, może to prowadzić do rozregulowania snu względem wewnętrznego zegara organizmu. Chociaż nowe badanie nie dowodzi, że nieregularny rytm snu powoduje choroby, dostarcza ono kolejnych dowodów na to, że sama regularność może być ważnym elementem zdrowego snu. Jedno z ciekawszych odkryć dotyczy związku między długością snu a zdrowiem. Ryzyko wystąpienia chorób nie wzrastało po prostu zgodnie z zasadą „im więcej snu, tym lepiej” lub „im mniej snu, tym gorzej”. Zamiast tego naukowcy odkryli nieliniową zależność w przypadku wielu fenotypów chorób.

Oznacza to, że istniał przedział, w którym obserwowane ryzyko było najniższe, podczas gdy zarówno bardzo krótki, jak i dłuższy czas snu mógł wiązać się z pewnymi chorobami w bardziej niekorzystny sposób. W przypadku większości badanych chorób, u których zaobserwowano taką zależność, przedział o najniższym ryzyku wynosił od sześciu do ośmiu godzin. Jest to zgodne z poglądem, że snu nie można dowolnie skracać ani wydłużać w nieskończoność bez zmiany zależności związanych ze zdrowiem.

Naukowcy odkryli łącznie 156 istotnych powiązań

Po uwzględnieniu wszystkich badanych cech snu łącznie, tzw. analiza powiązań obejmująca cały fenotyp – po rygorystycznej korekcie z uwzględnieniem wielokrotnych testów – pozwoliła zidentyfikować łącznie 156 statystycznie istotnych powiązań między cechami snu a nowo rozpoznanymi chorobami.

Obejmowały one między innymi:

• 83 powiązania z czasem trwania snu REM,
• 7 z fazą snu głębokiego,
• 7 powiązań z fazą snu płytkiego,
• 50 powiązań z całkowitym czasem trwania snu,
• 6 z czasem przebudzenia po zaśnięciu,
• 3 z nieregularnością snu.

Ten szeroki rozkład pokazuje, jak złożona jest zależność między snem a zdrowiem. Najwyraźniej nie ma jednego parametru snu, który wyjaśniałby wszystkie skutki zdrowotne.

Co tak naprawdę dzieje się w nocy?

Aby lepiej zrozumieć wyniki badań, warto przyjrzeć się normalnemu cyklowi snu. Po zaśnięciu najpierw następuje sen nie-REM. Po nim następują głębsze fazy snu. W późniejszych godzinach nocnych zazwyczaj wzrasta udział snu REM. Sekwencja ta powtarza się kilkakrotnie.

Jednak poszczególne cykle snu nie są identyczne. Sen głęboki występuje zazwyczaj częściej w pierwszej połowie nocy, podczas gdy fazy REM mogą się wydłużać w miarę zbliżania się poranka. Osoby, które regularnie wstają bardzo wcześnie – i w ten sposób tracą część drugiej połowy nocy – mogą zatem doświadczać innego rozkładu poszczególnych faz snu. Jest to jeden z powodów, dla których sama długość snu nie oddaje pełnego obrazu sytuacji.

Czego badanie nie jest w stanie udowodnić

Choć wyniki są interesujące, badanie ma istotne ograniczenie: jest to badanie obserwacyjne. Innymi słowy, naukowcy obserwowali wzorce snu osób badanych oraz to, jakie choroby pojawiały się u nich później. Nie zmieniali oni eksperymentalnie snu uczestników. Dlatego nie można stwierdzić, że „dłuższy sen REM zapobiega demencji”. Nie można również na podstawie tych danych wywnioskować, że „osoby śpiące krócej niż pięć godzin zachorują”.

Może się na przykład zdarzyć, że pewne czynniki zdrowotne lub społeczne wpływają zarówno na sen, jak i na późniejsze ryzyko zachorowania. Chociaż naukowcy przeprowadzili liczne korekty statystyczne i analizy wrażliwości – a nawet po dwuletnim okresie obserwacji, w którym nie uwzględniono nowo pojawiających się chorób – wiele korelacji utrzymało się, pozostaje możliwość wystąpienia tzw. resztkowych czynników zakłócających.

Należy również wziąć pod uwagę jeszcze jedną kwestię. Badanie opiera się na danych z UK Biobank. Uczestnicy mieli średnio 56 lat i pochodzili głównie z populacji brytyjskiej. W analizowanej grupie 96,9 procent osób określiło się jako osoby rasy białej. Wyników nie można zatem automatycznie uogólniać na wszystkie grupy wiekowe i wszystkie populacje na całym świecie. Ma to szczególne znaczenie, ponieważ nawyki związane ze snem, harmonogramy pracy, warunki oświetlenia, kultura i styl życia mogą się znacznie różnić w poszczególnych grupach populacyjnych.

Wnioski płynące z badania

Badanie to poszerza naszą wiedzę na temat zdrowego snu. Wydaje się, że nie chodzi wyłącznie o osiągnięcie określonej liczby godzin na zegarze. Istotnymi czynnikami mogą być wzajemne oddziaływanie różnych faz snu, regularność snu, dłuższe okresy czuwania w nocy oraz całkowity czas trwania snu.

Szczególnie uderzające było to, że czas trwania snu wynoszący od sześciu do ośmiu godzin wiązał się z najniższym ryzykiem wystąpienia wielu badanych chorób, podczas gdy bardzo krótki czas trwania snu, wynoszący mniej niż pięć godzin, wiązał się ze szczególnie dużą liczbą niekorzystnych powiązań. Jednak z punktu widzenia chronobiologii szczególnie interesujące jest połączenie czasu trwania snu i rytmu snu.

Osoba może spędzać wystarczającą ilość czasu w łóżku, a mimo to mieć bardzo nieregularny rytm. Z drugiej strony regularny rytm nie jest w stanie w pełni zrekompensować chronicznego niedoboru snu.

Jakość snu nie zaczyna się dopiero w momencie zasypiania

Nowe badanie w imponujący sposób pokazuje, że sen jest złożonym wzorcem biologicznym. Faza REM, sen głęboki, sen płytki, czas trwania snu, nocne przebudzenia oraz regularność z nocy na noc są powiązane z różnymi skutkami zdrowotnymi.

W badaniu tym na szczególną uwagę zasłużyła faza REM: dłuższy czas trwania snu REM wiązał się z mniejszym ryzykiem wystąpienia 83 chorób. Dłuższy sen głęboki wiązał się z mniejszym ryzykiem wystąpienia siedmiu chorób. Jednocześnie bardzo krótki czas snu, nieregularny sen i częstsze budzenia się w nocy były powiązane z różnymi niekorzystnymi skutkami zdrowotnymi. Wyniki te nie dowodzą jednak, że chorobom można zapobiegać poprzez celowe wydłużanie poszczególnych faz snu.

Wskazują one raczej, że jakość i struktura naszego snu mogą być równie ważne dla długoterminowego zdrowia, jak liczba godzin, które śpimy. Otwiera to interesujący kierunek badań: w przyszłości uwaga może skupiać się nie tylko na tym, jak długo śpimy, ale także na tym, jak nasz sen jest zorganizowany w ciągu nocy – oraz na tym, jak dobrze jest on zsynchronizowany z naszym wewnętrznym zegarem biologicznym.