Wie digitale Technologien die Schlafmedizin voranbringen

Guter Schlaf ist lebenswichtig, für Gehirn, Immunsystem, Stoffwechsel und unsere Psyche. Doch die Schlafdiagnostik steht auch heute noch vor Herausforderungen: Lange Wartezeiten in Schlaflaboren, hohe Kosten und unnatürliche Messumgebungen erschweren eine belastbare Datengrundlage. Wie digitale Technologien und Künstliche Intelligenz hier Abhilfe schaffen können, erklärte Prof. Dr.-Ing. Natividad Martínez Madrid in ihrem Vortrag „Von Wearables zur erklärbaren KI: AAL Living Lab & ambulante Schlafmedizin für digitale Gesundheit“ im Rahmen der Vortragsreihe zum Weltfrauentag 2026 an der Hochschule Reutlingen.

Schlafdiagnostik im Wandel

Traditionelle Schlafmessungen im Schlaflabor (Polysomnographien) sind aufwendig und teuer. Aufgrund der künstlichen Umgebung ist ein natürlicher Schlaf wie zu Hause für die Patient:innen oft nicht möglich. Darüber hinaus erhalten die Forschenden in einer Nacht keinen Einblick in langfristige Schlafmuster.

Eine mögliche Lösung liegt in digitalen Technologien. Martínez Madrids Forschung zeigt, wie durch Wearables, kontaktlose Sensorik und Entwicklungen im Bereich Ambient Assisted Living (AAL) eine kontinuierliche, ambulante Erfassung von Schlafmustern ermöglicht werden kann.

Während Wearables wie Smartwatches oder Fitnesstracker schon längst in unserem Alltag angekommen sind, dürften Schlafanzüge oder Matratzen mit integrierten Sensoren zur Datenerhebung weniger geläufig sein. „Kontaktfreie Sensoren unter der Matratze messen Atmung und Herzfrequenz ohne Verkabelung. Auf Basis dieser Daten können wir mit Hilfe erklärbarer KI Schlafstörungen wie Apnoe erkennen“, so Prof. Martínez Madrid.

An diesen Technologien forscht Martínez Madrid unter anderem als Leiterin des Ambient Assisted Living Labors der Fakultät Informatik. Auf den ersten Blick gleicht das Labor in Gebäude 20 der Hochschule Reutlingen einer Einzimmerwohnung. In zahlreichen Projekten wird hier daran geforscht, wie Technologien nahtlos in die Lebensumgebung von Bewohner:innen integriert werden und sie im Alltag unterstützen können. Vom smarten Wasserglas, das misst, wie viel die Person bereits getrunken hat, über die sensorverknüpfte Küche bis hin zur sensorgestützten Früherkennung kognitiver und emotionaler Beeinträchtigungen.

Erklärbare KI für mehr Vertrauen

Doch das Sammeln von Daten allein reicht nicht aus, entscheidend ist, wie diese ausgewertet werden.

Mit erklärbarer KI (Explainable AI, XAI) ist nicht etwa generative KI wie beispielsweise ChatGPT gemeint. Vielmehr beinhaltet der Ansatz, aus gesammelten Rohdaten relevante Informationen zu extrahieren und zugleich nachvollziehbar zu machen, auf welcher Grundlage das KI-Modell zu einer Einschätzung gelangt. Das Modell erkennt daraus Muster, die klassisch nur schwer sichtbar sind, und zeigt, welche Merkmale für mögliche Einschätzungen oder Diagnosen besonders relevant sind.

In der Medizin zählt jedoch nicht nur herauszufinden, dass etwas passiert, sondern auch warum etwas passiert. Martínez Madrid formuliert als ein zentrales Anliegen ihrer Arbeit deshalb die Transparenz von KI: Ihre Projekte setzen auf erklärbare KI-Modelle, die verlässlich und validierbar sind. Die KI funktioniert dabei wie ein Dolmetscher für Körpersignale. Sie durchforstet die gesammelten Rohdaten und „übersetzt“ sie. So werden aus Daten verständliche Informationen für Ärzt:innen und Patient:innen.

Eine personalisierte, ambulante und skalierbare Schlafmedizin

Ein gesunder Schlaf ist Grundlage für unser Wohlbefinden und damit für ein langes, aktives Leben. Die Forschung von Martínez Madrid zeigt, wie Wearables, Ambient Assisted Living und erklärbare KI nicht nur die Diagnostik verbessern, sondern auch die Autonomie und Lebensqualität der Menschen stärken und die Schlafmedizin künftig personalisierter und alltagstauglicher machen können.

Zur Person

Prof. Dr.-Ing. habil. Natividad Martínez Madrid ist seit 2010 Professorin an der Fakultät Informatik der Hochschule Reutlingen und lehrt in den Studienprogrammen Medien- und Kommunikationsinformatik und Human-Centered Computing. Sie ist Leiterin des IoT-Labors und des Ambient Assisted Living Labors der Fakultät Informatik. Zu ihren Forschungsschwerpunkten gehören Wearable-Geräte, interaktive Systeme, Big Data und mobile Gesundheits-Apps.

Seit 2025 ist sie außerdem stellvertretende Gleichstellungsbeauftragte des Promotionszentrums des Promotionsverbandes der Hochschulen für angewandte Wissenschaften Baden-Württemberg.