Schlaftracker: Wie genau misst er den Schlaf?

Wie gut weiß Deine Smartwatch eigentlich, ob Du geschlafen hast? Die Schlafdauer erkennt sie meist recht zuverlässig. Bei Wachphasen, Tiefschlaf und REM-Schlaf wird es dagegen ungenauer. Denn eine Uhr misst diese Schlafphasen nicht direkt, sondern schätzt sie mithilfe von Sensoren und Rechenmodellen.

Trotzdem sind Schlaftracker für unseren Alltag und die Forschung interessant. Sie sind vergleichsweise günstig, unkompliziert und können unseren Schlaf über Wochen oder Monate beobachten, ohne dass wir dafür etwas tun müssen.

Entscheidend ist deshalb weniger, ob jede einzelne Schlafphase korrekt erkannt wird, sondern welche Veränderungen und Muster sich über längere Zeit beobachten lassen.

Ein Schlaftracker am Handgelenk oder am Finger misst Deinen Schlaf nicht direkt. Er leitet ihn aus Bewegung und meist zusätzlich aus dem Puls ab.

Das Verfahren über Bewegung heißt Aktigraphie: Wer sich lange kaum bewegt, schläft vermutlich. Auch in der Schlafmedizin werden solche Aktivitätsmesser eingesetzt.

Den Puls erfassen viele Uhren und Ringe über Licht, die sogenannte Photoplethysmographie. Dabei misst ein Sensor, wie sich das Licht in der Haut mit jedem Herzschlag verändert. Wie diese Sensoren funktionieren, erklären wir in unserem Beitrag über Wearables und passive Datenerhebung.

Das Schlaflabor arbeitet anders. Bei der sogenannten Polysomnographie zeichnen Sensoren unter anderem Hirnströme, Herzschlag, Atmung und Muskelbewegungen auf. Fachleute können daraus die einzelnen Schlafphasen bestimmen.

Eine Smartwatch erfasst dagegen nur bestimmte Körpersignale. Ein Rechenmodell schließt daraus auf die Schlafphasen.

Die Apple Watch beispielsweise nutzt unter anderem ihren Beschleunigungssensor, um die Nacht in Abschnitten von 30 Sekunden einem von vier Zuständen zuzuordnen: wach, REM-Schlaf, Tiefschlaf oder Kernschlaf, wie Apple den leichteren Schlaf nennt.

Wie zuverlässig das funktioniert, hängt vom jeweiligen Gerät und der Software ab. Da Hersteller ihre Algorithmen laufend weiterentwickeln, lassen sich ältere Studienergebnisse nicht automatisch auf aktuelle Modelle übertragen.

Wie gut Schlaftracker arbeiten, lässt sich untersuchen, indem Menschen gleichzeitig ein Wearable tragen und im Schlaflabor gemessen werden.

Eine wissenschaftliche Übersichtsarbeit von 2024 wertete dazu 35 Studien aus.

Das Ergebnis: Bei der einfachen Unterscheidung zwischen Schlaf und Wachsein lag die durchschnittliche Übereinstimmung bei rund 87 Prozent. Sobald Geräte zwischen vier Schlafzuständen unterscheiden mussten, sank die Übereinstimmung auf rund 65 Prozent.

Allerdings stammen diese Werte aus unterschiedlich großen Auswertungen. Die Schlaf-Wach-Erkennung wurde anhand von 53 Gerätekonfigurationen untersucht, die Einteilung in vier Schlafphasen nur anhand von neun. Die Ergebnisse sind deshalb nicht unmittelbar vergleichbar.

Die durchschnittlichen 87 Prozent klingen zunächst überzeugend. Allerdings kann diese Zahl täuschen.

Weil Du die meiste Zeit der Nacht schläfst, erreicht ein Gerät bereits eine hohe Trefferquote, wenn es fast alle Zeitabschnitte als Schlaf einordnet.

Das zeigte eine Untersuchung mit 62 Erwachsenen, die eine Nacht im Schlaflabor verbrachten und gleichzeitig mehrere Schlaftracker trugen.

Alle sechs getesteten Modelle erkannten über 90 Prozent der tatsächlichen Schlafabschnitte. Bei den Wachabschnitten waren es dagegen nur 29 bis 52 Prozent.

Wer nachts ruhig im Bett liegt, obwohl er wach ist, wird von der Uhr also häufig als schlafend eingestuft.

Die Schlafpunktzahl, oft Schlafscore genannt, kombiniert mehrere Messwerte nach den Regeln des jeweiligen Herstellers.

Dabei fließen beispielsweise Schlafdauer, Unterbrechungen und Regelmäßigkeit der Schlafenszeiten ein. Welche Faktoren wie stark gewichtet werden, unterscheidet sich zwischen den Herstellern.

Ein Schlafscore ist also keine direkte Messung Deiner Schlafqualität, sondern eine berechnete Bewertung.

Ähnlich funktionieren die Erholungswerte vieler Wearables. Mehr dazu findest Du in unserem Beitrag Erholungs-Scores verstehen.

Vielleicht hast Du schon einmal zwei Wearables gleichzeitig getragen und festgestellt, dass sie für dieselbe Nacht unterschiedliche Schlafwerte anzeigen.

Das liegt daran, dass die Geräte teilweise andere Sensorsignale nutzen und jeder Hersteller eigene Rechenmodelle entwickelt.

Ein Ring ist dabei nicht automatisch genauer als eine Uhr.

In einer Untersuchung mit 75 Teilnehmenden wurden elf verschiedene Schlaftracker getestet. Dabei zeigten einige Smartwatches eine höhere Übereinstimmung mit dem Schlaflabor als die ebenfalls untersuchten Ringe und andere Uhren.

Diese Ergebnisse gelten allerdings nur für die damals getesteten Geräte und Softwareversionen. Sie lassen sich nicht auf sämtliche aktuellen Modelle übertragen.

Welche Geräteform zu Deinem Alltag passt, erklären wir in unserem Beitrag Ring, Uhr oder Band.

Für Dich bedeutet das vor allem: Wenn Du Veränderungen beobachten möchtest, solltest Du möglichst beim selben Gerät bleiben. Werte verschiedener Hersteller sind nur eingeschränkt vergleichbar.

Angesichts dieser Ungenauigkeiten könnte man sich fragen, ob Schlaftracker überhaupt einen Nutzen haben.

Dabei liegt ihre größte Stärke gerade nicht darin, eine Nacht möglichst genau zu vermessen. Viel interessanter ist, dass sie unseren Schlaf langfristig und unter normalen Alltagsbedingungen beobachten können.

Ein Schlaflabor liefert sehr detaillierte Informationen, ist aber aufwendig, vergleichsweise teuer und für eine kontinuierliche Messung über Wochen kaum praktikabel. Außerdem verbringen wir die Nacht dort in einer ungewohnten Umgebung.

Wearables haben dagegen einige entscheidende Vorteile:

• Passiv: Die Daten werden automatisch erfasst, während Du schläfst.
• Kontinuierlich: Messungen sind über Wochen oder Monate möglich.
• Alltagsnah: Du schläfst in Deinem eigenen Bett und lebst Deinen gewohnten Alltag.
• Vergleichsweise günstig: Viele Menschen besitzen bereits eine Smartwatch oder einen Fitnessring.
• Individuell: Statt Dich mit Durchschnittswerten anderer Menschen zu vergleichen, kannst Du Deinen eigenen Verlauf beobachten.

Genau darin liegt das Potenzial.

Vielleicht schläfst Du nach einem späten Abendessen regelmäßig kürzer. Vielleicht verändert sich Deine nächtliche Herzfrequenz nach Alkohol oder besonders anstrengenden Tagen. Oder Du stellst fest, dass Dein Schlaf an Wochenenden deutlich anders ausfällt.

Solche Muster lassen sich mit einzelnen Messungen kaum erkennen. Werden dagegen über längere Zeit Daten gesammelt, können wiederkehrende Veränderungen sichtbar werden.

Natürlich bedeutet das nicht, dass jede Veränderung auf dem Display tatsächlich einer körperlichen Veränderung entspricht. Auch Messfehler oder Softwareupdates können die Werte beeinflussen.

Aber für viele Fragestellungen ist es hilfreicher, über Wochen eine ausreichend gute Messung zu haben, als nur eine einzelne Nacht besonders präzise zu erfassen.

Am meisten bringen Schlafdaten, wenn Du sie über mehrere Wochen beobachtest und mit Deinem eigenen Befinden vergleichst.

Dabei solltest Du Dich vor allem auf wenige Werte konzentrieren, etwa die Schlafdauer, regelmäßige Schlafenszeiten und längerfristige Veränderungen.

Ein einfacher Ansatz:

1. Beobachte Deine Schlafdaten über zwei bis vier Wochen möglichst mit demselben Gerät.
2. Achte auf wiederkehrende Veränderungen statt auf einzelne Nächte.
3. Notiere morgens kurz, wie ausgeruht Du Dich fühlst.
4. Überlege, ob Veränderungen beispielsweise mit Stress, Bewegung, Alkohol oder Deinen Essenszeiten zusammenhängen könnten.

Wichtig ist, dass Du aus solchen Beobachtungen nicht vorschnell auf Ursachen schließt.

Wenn Du nach einem späten Abendessen schlechter schläfst, muss das nicht am Essen liegen. Vielleicht warst Du an diesem Tag besonders gestresst oder hast zusätzlich Alkohol getrunken.

Erst wenn sich Zusammenhänge wiederholt zeigen, werden sie interessant.

Und auch Dein eigenes Empfinden bleibt wichtig. Wenn Deine Uhr wenig Tiefschlaf meldet, Du Dich aber ausgeruht fühlst, besteht kein Grund, allein wegen dieser Zahl besorgt zu sein.

Manchmal kann die Beschäftigung mit Schlafdaten sogar zusätzlichen Druck erzeugen. In der Schlafmedizin wurde dafür bereits der Begriff Orthosomnie geprägt. Er beschreibt Menschen, die zunehmend versuchen, ihren Schlaf anhand ihrer Trackerwerte zu perfektionieren.

Wenn Dich die Messung eher belastet als unterstützt, kann es sinnvoll sein, das Gerät vorübergehend wegzulassen.

Schlaftracker können Hinweise liefern, ersetzen aber keine schlafmedizinische Untersuchung.

Wer laut schnarcht, tagsüber ständig müde ist oder Atemaussetzer während des Schlafs bemerkt, sollte das ärztlich abklären lassen.

Bestimmte Smartwatches können inzwischen auf mögliche Anzeichen einer Schlafapnoe hinweisen. Dabei handelt es sich um wiederkehrende Atemstörungen während des Schlafs.

Allerdings sind solche Funktionen nicht zur eigenständigen Diagnose vorgesehen. Auch eine unauffällige Anzeige schließt eine Schlafstörung nicht aus.

Bei länger anhaltenden Schlafproblemen oder ausgeprägter Tagesmüdigkeit ist deshalb eine ärztliche Abklärung wichtiger als der Kauf eines weiteren Trackers.

Für unsere Forschung bei essen-messen, einem Studienprogramm der Universität zu Lübeck, sind Wearables besonders interessant.

Wir möchten besser verstehen, warum Menschen unterschiedlich auf Lebensmittel reagieren und welche Rolle dabei Faktoren wie Schlaf, Bewegung und körperliche Belastung spielen.

Dass Schlaf und Ernährung miteinander zusammenhängen, zeigt beispielsweise eine Ernährungsstudie mit 953 gesunden Erwachsenen.

Die Teilnehmenden trugen Aktivitätsmesser am Handgelenk und zeichneten ihre Blutzuckerwerte mithilfe kontinuierlicher Glukosesensoren auf.

Die Ergebnisse zeigten, dass eine geringere Schlafeffizienz und spätere Schlafenszeiten mit stärkeren Blutzuckeranstiegen nach dem Frühstück zusammenhingen.

Die Untersuchung zeigt Zusammenhänge, beweist aber nicht, dass der Schlaf allein für die Veränderungen verantwortlich war.

Solche Fragestellungen möchten wir auch in unserer Forschung besser verstehen.

Dafür verbinden wir Informationen über die Ernährung mit Körpersignalen aus Smartwatches und anderen Wearables. Mahlzeiten können beispielsweise per Foto, Sprache oder Text dokumentiert werden, während geeignete Wearables unter anderem Schlaf, Herzfrequenz und Bewegung erfassen.

Der große Vorteil ist, dass diese Daten kontinuierlich und mit vergleichsweise wenig Aufwand im normalen Alltag entstehen.

So können wir über längere Zeiträume untersuchen, ob sich individuelle Muster zeigen. Beispielsweise, ob sich nach bestimmten Mahlzeiten wiederholt Veränderungen der nächtlichen Herzfrequenz beobachten lassen oder ob Schlaf und körperliche Erholung mit unterschiedlichen Reaktionen auf das Essen zusammenhängen.

Dabei müssen wir berücksichtigen, dass einzelne Messwerte ungenau sein können. Deshalb interessieren uns besonders wiederkehrende Muster und Veränderungen im individuellen Verlauf.

Unser Ziel ist es, Ernährung nicht isoliert zu betrachten, sondern besser zu verstehen, wie sie mit den alltäglichen Körpersignalen eines Menschen zusammenhängt.

Wie Essen und nächtliche Erholung zusammenspielen, erklären wir ausführlicher in unserem Beitrag Der Nachtmodus.

Schlaftracker sind keine kleinen Schlaflabore. Sie können die Schlafdauer häufig brauchbar abschätzen, haben aber Schwierigkeiten, Wachphasen und einzelne Schlafstadien zuverlässig zu erkennen.

Trotzdem bieten sie Möglichkeiten, die im Schlaflabor nur mit großem Aufwand umsetzbar wären.

Sie erfassen Daten automatisch, kontinuierlich und unter echten Alltagsbedingungen. Dadurch können wir unseren Schlaf über längere Zeit beobachten und mögliche Zusammenhänge mit Ernährung, Bewegung und anderen Gewohnheiten erkennen.

Der eigentliche Wert liegt deshalb weniger in der Genauigkeit einzelner Zahlen als in den Informationen, die sich aus ihrem Verlauf ergeben können.

Genau dieses Potenzial möchten wir auch bei essen-messen nutzen: nicht jede einzelne Messung überinterpretieren, sondern aus vielen Beobachtungen besser verstehen, wie unser Körper auf den Alltag und unsere Ernährung reagiert.

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