Чем меньше человек спит, тех хуже себя чувствует на следующий день — каждый знает это из личного опыта. Обычно нарушениями сна и их неприятными последствиями занимаются сомнологи, но оказалось, что корпорации Microsoft тоже есть что сказать на этот счет. Десятки тысяч добровольцев согласились помочь Microsoft собрать широкую статистику о режиме своего сна и бодрствования. О чем могут рассказать эти данные, читайте в нашем материале.
В конце прошлого года исследователи Microsoft провели необычный эксперимент и проанализировали анонимные данные об активности пользователей в интернете, чтобы понять, как качество сна влияет на нашу реакцию, а также на скорость ввода поисковых запросов и перехода по ссылкам в результатах. Исследование показало, что люди, которые две ночи подряд спали меньше шести часов, испытывают вялость в течение следующих шести дней. Конечно, есть и другие факторы, влияющие на наше состояние, но зависимость самочувствия от качества сна становится интересным направлением для дальнейших исследований.
«Если вы не высыпаетесь, эффективность вашей когнитивной деятельности снижается, что негативно влияет на работу и другие сферы жизни», — говорит Тим Альтхофф (Tim Althoff), руководивший этим проектом в ходе своей стажировки при исследовательской организации Microsoft в Редмонде, штат Вашингтон, летом 2016 года.
Примечательно, что данные об активности пользователей в сети использовались для проведения исследования в области физиологии. Специалисты проанализировали десятки миллионов единиц информации.
«Это рекордное по количеству участников исследование сна», — говорит соавтор Тима Эрик Хорвиц (Eric Horvitz), технический сотрудник и директор исследовательской лаборатории Microsoft в Редмонде.
Клавиши и клики
В исследовании приняли участие более 30 тысяч добровольцев. Все они носили фитнес-устройства Microsoft Band, которые регистрировали их физическую активность, в том числе сон. Для анализа также использовались данные о 75 миллионах нажатий клавиш клавиатуры и мыши в поисковой системе Bing. Так как пользователи Microsoft Band могут связать его со своей учетной записью Microsoft, чтобы, например, использовать персональный календарь, данные о поисковой активности и другие сведения, помогающие им следить за своим здоровьем, сбор данных оказался не очень сложной задачей.
«Мы выяснили, что после крайне насыщенного дня люди чаще всего хуже спят ночью», — рассказывает Райен Уайт (Ryen White), технический директор по инструментам аналитики в сфере здравоохранения подразделения Microsoft Health в Редмонде.
В рамках исследования Райен и его коллеги проанализировали анонимные данные об использовании поисковой системы, чтобы определить взаимосвязь между качеством сна пользователей устройств Band и их когнитивной деятельностью в течение дня.
Для определения показателей качества сна исследователи предварительно провели среди добровольцев опрос с помощью Мюнхенского хронотипного опросника 2003 года — таким образом они определили хронотип каждого человека (например, наиболее известные хронотипы — «жаворонки» и «совы»). Далее для групп хронотипов выявлялась midsleep point («медиана сна») в нерабочие дни (MSF) — это точка сна, находящаяся в центре между засыпанием и началом бодрствования. В выходные она сильнее, чем в рабочие дни, смещается по сравнению с обычным ритмом биологических часов, так как люди обычно спят дольше, как бы «досыпая» за упущенные часы сна в будни.
Собственно качество сна (MSFSC) определялось по формуле: MSFSC = MSF−0,5(SDF − (5∗SDW + 2∗SDF )/7), где SDF — продолжительность сна в выходные дни, а SDW — в рабочие. После этого ученые определили интенсивность нажатий клавиш для представителей каждого хронотипа. Таким образом, были получены максимально точные данные с учетом суточной активности каждой группы людей. Ниже мы приведем пример графика суточных ритмов.
Как связаны между собой качество сна и интенсивность нажатий на клавиши и кликов мышью? Все очень просто, считают исследователи из Microsoft.
«Для поиска информации в сети вашему мозгу нужно решить несколько сложных задач: подобрать ключевые слова для поискового запроса, ввести запрос и проанализировать результаты, чтобы решить, по какому из них кликнуть», — говорит Джейми Зейцер (Jamie Zeitzer), соавтор исследования, доцент кафедры психиатрии и поведенческих наук в Медицинской школе при Стэнфордском университете в Пало-Альто, Калифорния.— Даже небольшие различия в скорости кликов по результатам демонстрируют, насколько быстро вы обрабатываете информацию. Другими словами, чем больше человек устает, тем медленнее он обрабатывает информацию».
Совпадения и новые направления
Интернет-исследование подтвердило результаты лабораторных экспериментов: в течение дня эффективность индивидуальной когнитивной деятельности меняется в соответствии с циркадными ритмами и зависит от хронотипа человека. Например, когда бы человек ни проснулся, он еще час или два чувствует вялость — это явление, известное как «инерция сна».
«Исследование в масштабах интернета дает представление о последствиях недосыпания в реальном мире, где люди пытаются взбодриться с помощью кофе и кратковременного дневного сна, либо как-то по-другому адаптируются к жизненным обстоятельствам, которые не позволяют им полноценно высыпаться», — говорит Дж. Зейцер.
Полученные результаты во многом совпадают с результатами небольших контролируемых лабораторных исследований, в которых участники систематически лишались сна, после чего проходили стандартные тесты.
«В подавляющем большинстве случаев скорость ввода запросов и кликов по результатам значительно снижалась — до 31 процента — в 4 часа утра. Как показали предыдущие исследования, в это время ваше тело думает, что оно должно спать», — говорит Альтхофф, аспирант Стэнфордского университета, будущий кандидат компьютерных наук.
«Мы видим совпадения с результатами лабораторных исследований в области циркадных ритмов, сна и продуктивности, и это действительно впечатляет. Это означает, что мы можем продолжать наше исследование и ждать новых открытий», — утверждает Хорвиц.
По горизонтальной оси отложены часы, начиная от полуночи по местному времени. По вертикальной — время нажатия на клавишу в миллисекундах. Из графика видно, что скорость ввода запросов меняется в течение дня. Быстрее всего люди работали через несколько часов после пробуждения, а самая низкая скорость наблюдалась в часы, приходящиеся на привычное время сна. Форма кривой соответствует результатам контролируемых лабораторных исследований, показывающих, как эффективность когнитивной деятельности меняется в течение дня. Обратите внимание, что это усредненные показатели.
Например, можно проанализировать взаимосвязи между недосыпанием и периодами восстановления. Так, исследование показывает, что лишний час бодрствования, даже если потом вы спите всю ночь, приводит к снижению продуктивности на следующий день. При этом, ложась спать на час раньше, чем обычно, вы добиваетесь лишь незначительного положительного эффекта.
«Дело не только в продолжительности сна, но и во временных рамках», — поясняет Альтхофф, предупредив, впрочем, что для лучшего понимания этого феномена необходимы дальнейшие исследования.
В рамках текущих исследований, по словам Хорвица, анализируется также взаимозависимость между данными о недосыпании и статистикой аварий и несчастных случаев.
Без помощи браслета
Уайт и Хорвиц уже проводили эксперименты с использованием журналов поиска Bing и других данных для анализа побочных эффектов рецептурных препаратов и феномена киберхондрии, когда заболевания обостряются из-за информации, полученной в Интернете. Они также учились выявлять признаки того, что человеку, вероятно, будет поставлен диагноз рак поджелудочной железы или рак легких. Опираясь на результаты этих исследований и на данные нового эксперимента, ученые предполагают, что в будущем можно будет исключить устройство Microsoft Band из цепочки и подтвердить полученные выводы, основываясь исключительно на сетевой активности пользователей.
«Сегодня мы доказали, что данные об использовании интернета помогают в проведении крупномасштабных физиологических исследований, способствующих новым открытиям в области здравоохранения», — говорит Эрик Хорвиц.
«Методы анализа данных о взаимодействии человека с компьютером могут быть полезны и при изучении других видов заболеваний. Например, нейродегенеративные расстройства можно распознать по характерным движениям курсора и параметрам использования прокрутки, — отметил Райен Уайт. — Мы снова возвращаемся к повседневному взаимодействию [человека и компьютера — прим. N + 1] и возможности анализировать его теми способами, которые позволяют нам получать действительно убедительные выводы».
Результаты исследования будут представлены на конференции World Wide Web Conference 2017, которая проходит 3–7 апреля в городе Перте, Австралия.