Onderzoekers van Georgia Institute of Technology hebben een zachte, draadloze wearable ontwikkeld die slaap en processen die samenhangen met de gezondheid van de hersenen thuis kan monitoren. De technologie moet het eenvoudiger maken om slaaponderzoek uit te voeren buiten het ziekenhuis en kan bijdragen aan beter inzicht in de rol van slaap bij hersenherstel en cognitieve functies. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in Science Advances.
Goede slaap is essentieel voor het functioneren van de hersenen. Tijdens de slaap is het zogenoemde glymfatische systeem actief, een natuurlijk reinigingsmechanisme dat afvalstoffen afvoert die zich gedurende de dag in de hersenen ophopen. Dit proces speelt een belangrijke rol bij geheugenvorming, cognitieve prestaties en het herstel van neurale netwerken. Wanneer de slaapkwaliteit afneemt, kunnen afvalstoffen zich ophopen, wat mogelijk gevolgen heeft voor het geheugen en de cognitieve functies.
Draadloze monitoring thuis
Traditionele methoden om hersenactiviteit en slaap te onderzoeken, zoals MRI-scans en polysomnografie, zijn kostbaar, belastend voor patiënten en doorgaans alleen beschikbaar in een klinische omgeving. Het onderzoeksteam onder leiding van W. Hong Yeo ontwikkelde daarom een draagbaar alternatief dat thuis gebruikt kan worden.
De nieuwe wearable maakt gebruik van nabij-infraroodspectroscopie en draadloze communicatie om fysiologische veranderingen tijdens de slaap continu te volgen. Dankzij het zachte en flexibele ontwerp kan de sensor comfortabel worden gedragen, waardoor onderzoekers slaap kunnen bestuderen in een natuurlijke thuisomgeving in plaats van een slaaplaboratorium. Volgens de onderzoekers is dit de eerste zachte, draadloze en niet-invasieve wearable die continu veranderingen kan volgen die verband houden met hersenvocht en de activiteit van het glymfatische systeem tijdens de slaap.
Inzicht in slaapprocessen
De wearable werkt met leds die licht van specifieke golflengten uitzenden. Dit licht dringt door in het weefsel en het vocht nabij de hersenen, waarna een fotodetector het gereflecteerde licht opvangt. De verzamelde gegevens worden vervolgens via Bluetooth draadloos verzonden naar een gekoppeld apparaat voor verdere analyse.
De onderzoekers benadrukken dat verschillende factoren de metingen kunnen beïnvloeden. Onder meer de ademhaling, veranderingen in lichaamshouding, lichte drukverschillen op het voorhoofd, beweging en temperatuurschommelingen kunnen invloed hebben op de optische signalen. Daarom richt het systeem zich niet op het exact meten van de hoeveelheid hersenvocht, maar op het volgen van veranderingen en trends gedurende de slaap.
Hoewel een deel van de gemeten signalen ook afkomstig kan zijn van de huid, hoofdhuid of beweging van de wearable zelf, zien de onderzoekers de technologie als een veelbelovend hulpmiddel voor toekomstig slaaponderzoek. Door slaapmonitoring toegankelijker en comfortabeler te maken, verwachten zij dat de nieuwe wearable kan bijdragen aan grootschaliger onderzoek naar slaapkwaliteit, de werking van het glymfatische systeem en de relatie tussen slaap en hersengezondheid in de dagelijkse praktijk.
Wearable slaapmonitoring
Slimme wearables kunnen slaapmonitoring toegankelijker maken en bijdragen aan de vroegtijdige opsporing van slaapstoornissen. Dat bleek vorig jaar ook uit promotieonderzoek van Jaap van der Aar (TU/e), die AI combineerde met gegevens van gewone smartwatches en draagbare sensoren om slaappatronen thuis te analyseren. De focus lag op REM-slaapgedragsstoornis (RBD), een zeldzame aandoening die vaak een vroege aanwijzing is voor de ziekte van Parkinson.
In tegenstelling tot de traditionele polysomnografie, waarbij patiënten één nacht in een slaaplaboratorium worden onderzocht, maken wearables langdurige metingen in de vertrouwde thuisomgeving mogelijk. Voor zijn onderzoek werden AI-modellen getraind met een grote slaapdataset en vervolgens aangepast voor data van smartwatches en andere draagbare sensoren. Volgens Van der Aar bieden deze technologieën, gecombineerd met geavanceerde AI, perspectief op comfortabelere en nauwkeurigere slaapmonitoring en kunnen zij artsen ondersteunen bij het eerder herkennen van zeldzame slaapstoornissen.
