最近很多小伙伴反映说，自己早上醒来，看到的睡眠报告里显示的深睡变少了，特别是后半夜，几乎没有什么深度睡眠，于是担心自己的睡眠质量是不是变差了，或者现在蜗牛睡眠的监测不准确了？
事实上，大家发现的这个变化，是因为我们的算法优化了，监测结果更加准确合理了，只不过这个变化看上去有点“反直觉”！如果将我们的睡眠报告，与科研文献中使用的专业睡眠报告进行对比，可以看出，我们记录的睡眠结构越来越符合人的生理特征了。让我们先用两张图来对比一下，这里第一张是蜗牛睡眠近期的一个典型记录，深度睡眠主要发生在入睡之后的4个小时之内。其下方的图片，是科研论文中记录的是健康成年人的整夜睡眠情况，健康成年人每天平均睡7-9小时左右，深度NREM睡眠的总时长不超过“全夜睡眠总时间”的15%-20%，也就是1-2小时的样子。
该记录使用的是专业睡眠监测设备PSG（多导睡眠图仪），并由睡眠技师进行数据判读的结果，数据显示深睡基本上发生在入睡之后的4小时之内。蜗牛睡眠的分析报告，在进行了算法的优化之后，越来越趋近于科研和临床的结果了。
（图片引自Takuji Suzuki el at 2009年1月会议论文Development of a Sleep Monitoring System with Wearable Vital Sensor for Home Use中记录的一名36岁健康男性的整夜睡眠，图片中的中文标注为本文作者注释）
大家可能会感到很困惑，既然蜗牛睡眠没有给用户派发PSG设备，那是怎样在一部手机上就实现与专业睡眠分析相近的结果呢？其实答案很简单，
一来，这是我们使用深度学习的方法，不断优化的结果，真正体现了“科技改善睡眠”的信念。
二来，也要感谢蜗牛睡眠的小伙伴们，绝不是空喊口号，而是“身体力行”，拿自己的主客观睡眠数据来给机器学习提供训练素材。
在我们办公室里，就有一套睡眠实验室里标配的PSG设备，晚上这里经常成为阿尔法实验室，我们敬业的小伙伴们在自己头上身上贴好电极片、连上导线，同时还要用各种手环、手机、传感器等同步采集数据。数据采集完毕，我们请持有国际睡眠分析认证，并有丰富临床经验的医技人员给我们数据进行判读。然后，这些结果才能成为机器学习的合格“样本”。至于计算机是怎样把各种传感器采集的数据与PSG结果去进行拟合的，据说是个黑箱，人类并不真正了解，但是数据越多，它就会学习得越好。时至今日，我们感到自己的算法确实比以前“聪明”了。
但是我们也不会轻易的止步于机器给出的结论，除了PSG客观监测，我们还会将自己的“主观估计”与优化后的算法不断的比对。在这个过程中，我们首先观察到的是对夜醒的判断越来越准确，这很容易理解，因为人虽然不知道自己的深睡啥时发生，但是记住自己醒了几次并不太难。直到最近几个月，我们的深睡，也越来越趋向于合理了。目前，对于鼾声分析的纬度和精度也在提高，未来你或许不仅能听到自己的鼾声，还能了解到更多关于呼吸动态的结果。蜗们真的不是在假装关心你的睡眠，无论是监测工具，还是改善内容，睡眠科学的标准指南和前沿进展才是我们的参考依据。
新老报告的改变之所以给大家造成了一定的困惑，可能是因为我们平时忽视了对于对睡眠生理知识的介绍。今天，我们从两方面深入的讲解一下相关内容：
深睡浅睡与睡眠周期
人类能够对睡眠进行深度的研究，得益于90多年前脑电图仪的发明。上个世纪50年代，美国芝加哥大学的学者Aserinsky和他的导师Kleitman教授，发现在睡眠期间，人的大脑存在一种与清醒时的脑电活动极其相似，同时伴有快速的眼球活动的特殊状态。从此确证人类睡眠存在两种类型，即非快速眼动( non rapid eye movement，NREM)睡眠和快速眼动( rapid eye movement，REM)睡眠。
我们平时所说的深睡和浅睡，都是睡眠过程中的某个阶段，说它的深与浅，可能在直观上更多的是描述一个人被唤醒的难易程度。浅睡阶段，环境中的一点噪音都可能把人吵醒，而深睡阶段，大声唤醒和轻推身体都未必能一下子把人叫醒。但在生理上去严格的区分每一个睡眠阶段，其实靠的是记录大脑的不同脑电节律。平时我们说浅睡是浅NREM睡眠，包含N1、N2两个阶段，深睡是深NREM睡眠，又被称为N3期，或者慢波睡眠；除此之外，我们还有一个爱做梦的睡眠阶段，REM睡眠，这一阶段我们的大脑与清醒状态近似，但身体却近乎瘫痪，因此又被称为“矛盾睡眠”。
（这就是睡眠实验室用于记录睡眠分期的信号图，其中的红框标出了REM睡眠的眼球运动。）
在科研和临床领域，使用的PSG（多导睡眠图仪），通过几十项导联可以在不影响人睡眠的情况下，获取其脑电信号、眼动信号和肌电信号，以及呼吸心率等数据，使得我们知晓正常人的4个睡眠阶段、有着不同的生理特征和功能：它们分别是1）浅NREM睡眠1期，2）浅NREM睡眠2期，3）深NREM睡眠，4）REM睡眠。下表总结了4个睡眠阶段的特征和部分功能：
睡眠阶段脑电波频率*时长占比生理特征和部分功能
浅NREM睡眠1期α波波幅普遍降低，波形不整，后期频率可稍慢，出现低幅θ波和β波，但以θ波为主。这两部分和在一起就是我们通常说的浅睡，大约占整夜睡眠的55%人对周围环境的注意力已经丧失，处于意识不清醒状态。心率和呼吸开始降低，外周血管舒张会增加30-40%。在温暖环境下，浅睡阶段的出汗速率会大幅增加。浅睡阶段全身的肌张力降低，几乎无眼球运动。浅睡是从清醒到深睡的必经阶段，也是深睡与REM睡眠之间的必经阶段。
浅NREM睡眠2期在低幅脑电波的基础上，出现周期为100-300毫秒、波幅为100-300μV的“纺锤波”。
深NREM睡眠出现中或高幅δ波，随睡眠深度的进一步增加，波幅也会进一步增加，频率变慢且不规则，δ波所占比例会超
过50%
约占整夜睡眠的15-20%此时心率和呼吸会进一步降低，大脑血流减少，人非非常不容易被唤醒。深睡期间的脑波会激起脑脊液震荡，冲刷大脑代谢废物。垂体大量分泌生长激素，修复机体。依赖于海马体的外显记忆得到巩固。
REM睡眠与觉醒期相似，呈现低波幅混合频率波以及间断出现θ波，REM睡眠时眼电活动显著增强。约占整夜睡眠的25%大脑活跃，心率加速，肌电活动显著下降甚至消失，肢体犹如瘫痪状态。这个阶段梦境增加。与压力有关的激素分泌降低，负性情绪得以消退，不依赖于海马体的内隐记忆得到巩固。
二、睡眠周期和睡眠结构
我们每天晚上从清醒进入浅睡N1期，之后并不是像上台阶一样，顺着N2浅睡、N3深睡，最后REM睡眠直至早上醒来。这四个睡眠阶段是大致按照：浅-深-浅-REM-浅-深-浅-REM-浅......这样的组合构成了一个个的睡眠周期。每个周期（从一个REM期到下一个REM期）平均大约是90分钟，如果按整夜睡8小时来计算，平均大约有5个周期在循环。整夜的睡眠结构图，其实就是描绘了睡眠阶段和周期的进展过程。简化版的整夜睡眠周期如下：（只有红框中的部分才是深睡哦）
别看这个睡眠结构图是个简化版本，但是真的有人能睡出这种如同教科书般标准的周期，特别是健康的年轻人！通常来说，从觉醒状态首先进N1期浅睡，持续约3~7分钟，然后进入N2期浅睡，持续约10-25分钟，就会进入N3深睡眠期。N3期可能只有几分钟，也可能长达一小时。深睡眠期结束后，睡眠又回到N2期或N1期浅睡眠。接下来转入第一次REM睡眠，完成第一个睡眠周期。第一个睡眠周期的REM睡眠通常持续时间短暂，约5-10分钟。随后又重新循环一次，后半夜N3深睡就大幅减少，REM睡眠增加。对于婴幼儿和老年人来说，就不太符合这种规律了。
无论我们处于哪一个睡眠阶段，都是可以直接转入觉醒状态的（如果叫不醒岂不是很可怕），但是我们没有办法跳过浅睡直接进入深睡或者REM睡眠。只有在睡眠缺乏，或者深度睡眠被剥夺之后，回复正常睡眠的时候，N3深睡才会比正常情况来的早并且持续的时间更久。所以深睡持续的时间很长，只能说是偶然现象，不应该成为常态。当然，深睡太少，比如只有十几分钟或者半小时，那也是值得注意的问题，它可能暗示了其他健康隐患。
我们都知道深睡很好，这一阶段生长激素的分泌增加，能促进胶原蛋白的合成，让我们的骨骼肌肉得到修复，皮肤和头发也都美美哒，同时还能巩固记忆，维护大脑健康。那么想要增加深睡，应该怎么办呢？其实，我们没有办法操控深睡，我们能做的，就是保证睡眠的时长充足，作息有规律，睡前放松身心，不抽烟不喝酒，多做户外活动......说到底，我们只要按照最基本的健康常识去生活，睡眠健康就会自然而然的发生。
附录一：5种脑电简介
根据脑电频率和幅度的差异，大脑活动主要存在5中节律，分别是：
delta(δ)节律：频率范围约0.5~3.5Hz，幅度约100~200uV，在颞叶、枕叶较显著。δ节律主要出现在深睡眠或昏迷期。
theta(θ)节律：频率范围约4~7Hz，幅度约50~100μV，在颞叶、顶叶较显著。θ节律主要出现在浅睡眠期(NREM睡眠第2期)。
alpha(α)节律：频率范围约8~13Hz，幅度约30~50μV，在枕叶较显著。α节律在成人闭眼、放松的觉醒状态下出现。
beta(β)节律：频率范围约13~30Hz，幅度约30V，在额叶、顶叶较明显。β节律主要出现于脑活动活跃状态如主动思考时。
gamma(γ)节律：频率范围>30Hz，无特定幅度范围。γ节律可能与意识和知觉有关，即联系不同脑区的输入信息形成相关的概念。
参考资料：
1.赵忠新 主编《睡眠医学》人民卫生出版 2016 11-18
2.Søren Grubb，Martin Lauritzen，Deep sleep drives brain fluid oscillations
