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Na, gut geschlafen?

Na, gut geschlafen?

Na, gut geschlafen?

Eine Vorhersage der Schlafqualität mit individuellen Empfehlungen zur Schlafverbesserung.

Eine Vorhersage der Schlafqualität mit individuellen Empfehlungen zur Schlafverbesserung.

Schlafqualität ist ein gesellschaftlich relevantes Thema, das aufgrund von steigender Arbeitsbelastung sowie vermehrten politischen Krisen an Wichtigkeit zunimmt. In unserem Projekt versuchen wir, einen Einblick in die Komplexität des physiologischen Prozesses des Schlafs zu erhalten und die Schlafqualität einer Person nicht nur zu verstehen, sondern auch mit einer Vielzahl von persönlichen und sozioökonomischen Faktoren vorherzusagen. Auf Basis von individuellem User-Input geben wir im Anschluss individuelle Verhaltensempfehlungen zur Verbesserung der Schlafqualität. Unser Projekt bietet damit einen Lösungsansatz für Personen, um herauszufinden, welche Stellschrauben in ihrem persönlichen Leben verändert werden könnten, um den eigenen Schlaf zu verbessern.

Einleitung

Laut Daten der Statista Consumer Insights leiden etwa 43% der befragten Deutschen an Schlafproblemen, also an Problemen beim Einschlafen, Durchschlafen oder an Schlaflosigkeit (Boksch, 2023). Neben gesundheitlichen Faktoren wie Kopfschmerzen, Konzentrationsproblemen oder einer Beeinträchtigung der psychischen Gesundheit (ebd.) ist eine schlechte Schlafqualität außerdem signifikant assoziiert mit einer geringeren Lebensqualität (Lee et al., 2021). Schlafqualität ist daher ein gesellschaftlich relevantes Thema, das aufgrund von steigender Arbeitsbelastung sowie vermehrten politischen Krisen an Wichtigkeit zunimmt und zu Bemühungen geführt hat, die zugrundeliegenden Mechanismen von Schlaf und seinen Verbindungen zu anderen Lebensbereichen zu verstehen. Auch, wenn wir mit unserem Projekt nicht das Problem schlechter Schlafqualität an sich aus dem Weg räumen können, versuchen wir, einen Einblick in die Komplexität des physiologischen Prozesses des Schlafs zu erhalten und die Schlafqualität einer Person nicht nur zu verstehen, sondern auch mit einer Vielzahl von persönlichen und sozioökonomischen Faktoren vorherzusagen. Auf Basis der individuellen Ausprägungen in den Prädiktoren wollen wir im Anschluss die Lücke zwischen wissenschaftlichen Erkenntnissen und Allgemeinbevölkerung verringern, indem wir individuelle Empfehlungen zur Verbesserung der Schlafqualität geben. Unser Projekt bietet damit einen Lösungsansatz für Personen, die eine schlechte Schlafqualität haben, um herauszufinden, welche Stellschrauben in ihrem persönlichen Leben verändert werden könnten, um den eigenen Schlaf zu verbessern.

Methodik

Als Datensatz haben wir die European Social Survey (ESS) von 2014 ausgewählt, die in 30 europäischen Ländern unter Anderem Daten zu sozialem Verhalten und Einstellungen, allgemeiner Gesundheit und Wohlbefinden, politischen Ideologien, kultureller Identität sowie Ernährung und Alkoholkonsum erhoben hat. Für die Vorhersage von Schlaf als Outcome wurde die Variable „slprl“ ausgewählt. Die insgesamt21 Prädiktoren wurden im Rahmen dieses Projektes zunächst nur auf Basis von inhaltlichen Überlegungen ausgewählt und beinhalten Daten zu Lebenszufriedenheit, politischem Interesse, subjektiver Gesundheit, Alkoholkonsum, Rauchen, Diskriminierung, Persönlichkeit sowie psychischer Gesundheit und Einkommen. Um unser Endprodukt einer individuellen Vorhersage inklusive Empfehlungen zu erreichen, haben wir zunächst diese Variablen aus dem Datensatz selektiert und umbenannt und im Anschluss fehlende Werte definiert sowie einzelne Variablen für die leichtere Interpretation so umkodiert, dass hohe Werte einer hohen Ausprägung entsprechen. Nach Ausschluss der fehlenden Werte hatte unser Datensatz noch 33562 Zeilen und war insgesamt von Vornherein gut vorbereitet, um die Datenbereinigung schnell abzuschließen. Für die Modellauswahl wurden verschiedene Modelle (Lasso-Regression, Decision Tree und Support Vector Machine) für die Klassifikation eines binären Outcomes getestet, um anhand der Accuracy eine begründete Auswahl für eines der Modelle zu treffen. Obwohl es in der Accuracy nur sehr geringe Unterschiede gab, haben wir uns für die höchste Accuracy und damit für eine logistische Regression mit z-standardisierten Werten entschieden. (Die anderen Modell befinden sich der Übersichtlichkeit halber nicht mehr im Google Colab, sondern in unserem Archiv.) Um das Modell anschließend auf neue User-Daten anzuwenden, erheben wir diese durch Input und geben abschließend Empfehlungen zu möglichen Verhaltensänderungen, indem wir den User-Input mit den Mittelwerten aus dem Trainingsdatensatz vergleichen. Der User / die Userin bekommt somit ein Feedback zu jedem änderbaren Prädiktor (für die Empfehlungen haben wir Prädiktoren wie Geschlecht oder Diskriminierung ausgeschlossen, da diese für die Person selbst so nicht änderbar sind). Weicht die Person um min. 1 SD vom Mittelwert ab, bekommt sie eine Änderungsempfehlung, sowie eine Erklärung zum Zusammenhang mit Schlafqualität.

Ergebnisse

Unser Endprodukt im Google Colab ist einer Abfrage der änderbaren Variablen vom User und eine Empfehlung auf Basis dieser Angaben (siehe Screenshot). Da das Erstellen des Interface schwieriger war, als erwartet, beinhaltet der derzeitige Stand im Streamlit die Möglichkeit, die Fragen anhand von „Slidern“ user-freundlicher zu beantworten (siehe Screenshot). Die engültige Empfehlung zur Verhaltensänderung kann zurzeit nur im Google Colab durchgeführt werden. Insgesamt hat unser Modell eine gute Genauigkeit (85.44%), wobei die einzelnen Prädiktoren oft einen eher geringen Einfluss auf die Schlafqualität haben. Der Impact unseres Projektes wäre demnach noch ausbaubar, wenn es möglicherweise weniger Prädiktoren abfragen würde, die jedoch einen stärkeren Einfluss auf die Schlafqualität haben. Da es in diesem Projekt jedoch vor allem um das Durchführen ging, wurden die Prädiktoren nur inhaltlich ausgewählt. Insgesamt ist es jedoch ein spannender Ansatz, eine „Selbsthilfe“-Möglichkeit für das gesellschaftlich relevante Thema von Schlafproblemen zu entwickeln.

Quellen

Bocksch, R. (30. März, 2023). 43% der Deutschen haben Schlafprobleme

[Digitales Bild]. Zugriff am 14. August 2024, von https://de.statista.com/infografik/29586/befragte-die-unter-schlafstoerungen-leiden/Sujin Lee, Ji Hyun Kim, Jae Ho Chung (2021). The association between sleep quality and quality of life: a population-based study, Sleep Medicine, Volume 84 (121-126), https://doi.org/10.1016/j.sleep.2021.05.022

Beigefügte Screenshots
  1. Erhebung von User-Daten durch Input-Funktion im Code (Google-
    Colab)

  2. Erhebung von User-Daten durch Slider im Streamlit

  3. Ausgabe von Empfehlungen auf Basis des Inputs im Code (Google-
    Colab) – im derzeitigen Stand arbeiten wir noch an diesem
    Feedback im Streamlit

Google Colab Link zum Projekt

https://colab.research.google.com/drive/1o2iJsLpScX7QIVQEm2t4w38CVbWHlACy#scrollTo=jjvh1G76IKtU

Team & Rollen

Marco Klug

Datenbereinigung, Interface

Jennifer Liss

Datenbereinigung, User Input und Empfehlungen

Karen Helmsen

Datenbereinigung, Aufstellen und Testen verschiedener Modelle

Mentor:in

Julia Norget

Unsere Partner

Unsere Partner

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