Koffein findes ikke kun i kaffe, men også i te, chokolade, energidrikke og mange læskedrikke, hvilket gør det til et af de mest udbredte psykoaktive stoffer i verden. I en undersøgelse, der er offentliggjort i Nature Communications Biology, har et hold forskere fra Université de Montréal fået ny indsigt i, hvordan koffein kan ændre søvnen og påvirke hjernens fysiske og kognitive restitution i løbet af natten.
Koffeins indflydelse på søvnen
Undersøgelsen blev ledet af Philipp Thölke, som er forskningsassistent ved Cognitive and Computational Neuroscience Laboratory (CoCo Lab) ved UdeM, og i samarbejde med laboratoriedirektør Karim Jerbi, professor i psykologi og forsker ved Mila – Quebec AI Institute. I samarbejde med Julie Carrier, professor i søvn- og aldringspsykologi, og hendes team ved Centre for Advanced Research in Sleep Medicine på UdeM brugte forskerne AI og elektroencefalografi (EEG) til at undersøge koffeins indvirkning på søvnen.
De kunne for første gang påvise, at koffein øger kompleksiteten af hjernens signaler og forbedrer hjernens “kritikalitet” under søvnen. Interessant nok var dette mere udtalt hos yngre voksne. “Kritiskhed beskriver en tilstand i hjernen, som er afbalanceret mellem orden og kaos,” forklarede Jerbi. “Det er som et orkester: Hvis det er for stille, sker der ikke noget; hvis det er for kaotisk, er der kakofoni. Kritikalitet er den gyldne middelvej, hvor hjerneaktiviteten er både organiseret og fleksibel. I denne tilstand fungerer hjernen optimalt: Den kan behandle information effektivt, tilpasse sig hurtigt, lære og træffe beslutninger med smidighed.” Carrier tilføjer: “Koffein stimulerer hjernen og sætter den i en kritisk tilstand, hvor den er mere vågen, opmærksom og lydhør. Selv om det er nyttigt for koncentrationen i løbet af dagen, kan denne tilstand forstyrre en god nats søvn: Hjernen vil hverken slappe af eller restituere ordentligt.”
Effekter på behandling af hukommelse
For at undersøge, hvordan koffein påvirker den sovende hjerne, registrerede Carriers team hjerneaktiviteten om natten hos 40 raske voksne ved hjælp af et elektroencefalogram. De sammenlignede hver deltagers hjerneaktivitet på to forskellige nætter – en gang efter at have taget koffeinkapsler tre timer og derefter en time før sengetid, og en gang efter at have taget placebo på samme tidspunkt.
“Vi brugte avanceret statistisk analyse og kunstig intelligens til at identificere subtile ændringer i den neurale aktivitet,” siger Thölke, som er hovedforfatter på undersøgelsen. Resultaterne viste, at koffein øgede kompleksiteten i hjernens signaler, hvilket tyder på mere dynamisk og mindre forudsigelig neural aktivitet, især i søvnens ikke-REM-fase, som er afgørende for hukommelseskonsolidering og kognitiv restitution.
Forskerne opdagede også mærkbare ændringer i hjernens elektriske rytmer under søvnen: Koffein dæmpede langsommere svingninger som theta- og alfa-bølger, som typisk er forbundet med dyb, afslappende søvn, og stimulerede beta-bølgeaktivitet, som er mere almindelig under vågenhed og mental aktivitet. “Disse ændringer tyder på, at hjernen under indflydelse af koffein forbliver i en mere aktiv, mindre afslappende tilstand, selv under søvnen,” siger Jerbi, som også er Canada Research Chair in Computational Neuroscience and Cognitive Neuroimaging. Denne ændring i hjernens rytmiske aktivitet kan forklare, hvorfor koffein forringer effektiviteten af hjernens restitution om natten, hvilket kan have betydning for hukommelsesprocessen.
Folk i 20’erne er mere påvirkede
Undersøgelsen viste også, at koffeins effekt på hjernens dynamik var betydeligt mere udtalt hos unge voksne mellem 20 og 27 år end hos midaldrende deltagere mellem 41 og 58 år, især under REM-søvn, den fase, der er forbundet med drømme. Unge voksne reagerede kraftigere på koffein, hvilket sandsynligvis skyldes en højere tæthed af adenosinreceptorer i deres hjerner. Adenosin er et molekyle, som gradvist ophobes i hjernen i løbet af dagen og giver en følelse af træthed. Adenosinreceptorer falder naturligt med alderen, hvilket reducerer koffeins evne til at blokere dem og forbedre hjernens kompleksitet, hvilket til dels kan forklare den lavere effekt af koffein hos midaldrende deltagere.
Disse aldersrelaterede forskelle tyder på, at yngre hjerner kan være mere følsomme over for koffeins stimulerende virkninger. I betragtning af den globale udbredelse af koffein, især som et dagligt middel mod træthed, understreger forskerne vigtigheden af at forstå dets komplekse virkninger på hjerneaktivitet på tværs af forskellige aldersgrupper og helbredstilstande. De tilføjer, at der er behov for yderligere forskning for at afklare, hvordan disse neurale ændringer påvirker kognitiv sundhed og daglig funktion, og for potentielt at udvikle personlige anbefalinger for koffeinindtag.
