Kofein se nachází nejen v kávě, ale také v čaji, čokoládě, energetických nápojích a mnoha nealkoholických nápojích, což z něj činí jednu z nejrozšířenějších psychoaktivních látek na světě. Ve studii publikované v časopise Nature Communications Biology získal tým vědců z Université de Montréal nové poznatky o tom, jak může kofein měnit spánek a ovlivňovat fyzickou a kognitivní regeneraci mozku během noci.

Vliv kofeinu na spánek

Studii vedl Philipp Thölke, vědecký pracovník Laboratoře kognitivní a výpočetní neurovědy (CoCo Lab) na UdeM, a spolu s ním ji vedl ředitel laboratoře Karim Jerbi, profesor psychologie a výzkumný pracovník Mila – Quebec AI Institute. Ve spolupráci s Julií Carrierovou, profesorkou psychologie spánku a stárnutí, a jejím týmem z Centra pro pokročilý výzkum spánkové medicíny na UdeM vědci použili umělou inteligenci a elektroencefalografii (EEG) ke zkoumání vlivu kofeinu na spánek.

Poprvé se jim podařilo prokázat, že kofein zvyšuje komplexnost mozkových signálů a zvyšuje „kritičnost“ mozku během spánku. Zajímavé je, že se to výrazněji projevilo u mladších dospělých. „Kritičnost popisuje stav mozku, který je v rovnováze mezi řádem a chaosem,“ vysvětlil Jerbi. „Je to jako orchestr: pokud je příliš tichý, nic se neděje; pokud je příliš chaotický, nastává kakofonie. Kritičnost je zlatá střední cesta, kdy je mozková činnost organizovaná a zároveň pružná. V tomto stavu mozek funguje optimálně: dokáže efektivně zpracovávat informace, rychle se přizpůsobovat, učit se a hbitě se rozhodovat.“ Carrier dodává: „Kofein stimuluje mozek a uvádí ho do stavu kritičnosti, kdy je bdělejší, pozornější a pohotovější. To je sice užitečné pro soustředění během dne, ale tento stav by mohl narušit dobrý spánek: mozek by se nestihl ani uvolnit, ani řádně zregenerovat.“

Vliv na zpracování paměti

Aby zjistil, jak kofein ovlivňuje spící mozek, zaznamenával Carrierův tým noční mozkovou aktivitu 40 zdravých dospělých osob pomocí elektroencefalogramu. Porovnávali mozkovou aktivitu každého účastníka ve dvou různých nocích – jednou po užití kofeinových kapslí tři hodiny a pak jednu hodinu před spaním a jednou po užití placeba ve stejnou dobu.

„Použili jsme pokročilou statistickou analýzu a umělou inteligenci k identifikaci jemných změn v nervové aktivitě,“ uvedl Thölke, hlavní autor studie. Výsledky ukázaly, že kofein zvýšil komplexnost mozkových signálů, což naznačuje dynamičtější a méně předvídatelnou nervovou aktivitu, zejména během non-REM fáze spánku, která je kritická pro konsolidaci paměti a obnovu kognitivních funkcí.

Vědci také objevili znatelné změny v elektrických rytmech mozku během spánku: kofein utlumil pomalejší oscilace, jako jsou vlny theta a alfa, které jsou obvykle spojeny s hlubokým, klidným spánkem, a stimuloval aktivitu vln beta, která je běžnější během bdění a duševní činnosti. „Tyto změny naznačují, že pod vlivem kofeinu zůstává mozek i během spánku v aktivnějším, méně klidovém stavu,“ říká Jerbi, který je rovněž držitelem kanadské výzkumné katedry v oblasti počítačové neurovědy a kognitivního neurozobrazování. Tato změna rytmické aktivity mozku by mohla vysvětlit, proč kofein zhoršuje účinnost noční regenerace mozku, což může mít vliv na zpracování paměti.

Více postiženi jsou lidé po dvacítce

Studie také ukázala, že účinky kofeinu na dynamiku mozku byly výrazně výraznější u mladých dospělých ve věku 20 až 27 let než u účastníků středního věku ve věku 41 až 58 let, a to zejména během spánku REM, fáze spojené se sněním. Mladí dospělí reagovali na kofein silněji, což je pravděpodobně způsobeno vyšší hustotou adenosinových receptorů v jejich mozku. Adenosin je molekula, která se v průběhu dne postupně hromadí v mozku a způsobuje pocit únavy. Adenosinových receptorů s věkem přirozeně ubývá, čímž se snižuje schopnost kofeinu je blokovat a zlepšovat složitost mozku, což může částečně vysvětlovat nižší účinek kofeinu u účastníků ve středním věku.

Tyto rozdíly související s věkem naznačují, že mladší mozky mohou být citlivější na stimulační účinky kofeinu. Vzhledem k celosvětovému rozšíření kofeinu, zejména jako každodenního prostředku proti únavě, vědci zdůrazňují, že je důležité pochopit jeho komplexní účinky na mozkovou činnost v různých věkových skupinách a zdravotních stavech. Dodávají, že je zapotřebí dalšího výzkumu, který by objasnil, jak tyto nervové změny ovlivňují kognitivní zdraví a každodenní fungování, a případně vyvinul individuální doporučení pro příjem kofeinu.