La caffeina non si trova solo nel caffè, ma anche nel tè, nel cioccolato, nelle bevande energetiche e in molte bibite, il che la rende una delle sostanze psicoattive più consumate al mondo. In uno studio pubblicato su Nature Communications Biology, un team di ricercatori dell’Université de Montréal ha acquisito nuove conoscenze su come la caffeina possa alterare il sonno e influenzare il recupero fisico e cognitivo del cervello durante la notte.

L’influenza della caffeina sul sonno

Lo studio è stato guidato da Philipp Thölke, ricercatore associato presso il Cognitive and Computational Neuroscience Laboratory (CoCo Lab) dell’UdeM, e co-diretto dal direttore del laboratorio Karim Jerbi, professore di psicologia e ricercatore presso il Mila – Quebec AI Institute. In collaborazione con Julie Carrier, docente di psicologia del sonno e dell’invecchiamento, e il suo team del Centre for Advanced Research in Sleep Medicine dell’UdeM, gli scienziati hanno utilizzato l’intelligenza artificiale e l’elettroencefalogramma (EEG) per studiare gli effetti della caffeina sul sonno.

Sono riusciti a dimostrare per la prima volta che la caffeina aumenta la complessità dei segnali cerebrali e migliora la “criticità” del cervello durante il sonno. È interessante notare che questo fenomeno era più pronunciato negli adulti più giovani. “La criticità descrive uno stato del cervello in equilibrio tra ordine e caos”, ha spiegato Jerbi. “È come un’orchestra: se è troppo silenziosa, non succede nulla; se è troppo caotica, c’è una cacofonia. La criticità è la media aurea in cui l’attività cerebrale è organizzata e flessibile. In questo stato, il cervello funziona in modo ottimale: può elaborare le informazioni in modo efficiente, adattarsi rapidamente, imparare e prendere decisioni con agilità”. Carrier ha aggiunto: “La caffeina stimola il cervello e lo porta in uno stato di criticità in cui è più vigile, attento e reattivo. Sebbene sia utile per la concentrazione durante il giorno, questo stato potrebbe interferire con un buon riposo notturno: il cervello non si rilasserebbe né recupererebbe adeguatamente”.

Effetti sull’elaborazione della memoria

Per studiare gli effetti della caffeina sul cervello addormentato, il team di Carrier ha registrato l’attività cerebrale notturna di 40 adulti sani utilizzando un elettroencefalogramma. Hanno confrontato l’attività cerebrale di ciascun partecipante in due notti diverse: una volta dopo l’assunzione di capsule di caffeina tre ore e poi un’ora prima di andare a letto, e una volta dopo l’assunzione di un placebo alla stessa ora.

“Abbiamo utilizzato un’analisi statistica avanzata e l’intelligenza artificiale per identificare i sottili cambiamenti nell’attività neurale”, ha dichiarato Thölke, autore principale dello studio. I risultati hanno mostrato che la caffeina aumenta la complessità dei segnali cerebrali, suggerendo un’attività neurale più dinamica e meno prevedibile, soprattutto durante la fase non-REM del sonno, che è fondamentale per il consolidamento della memoria e il recupero cognitivo.

I ricercatori hanno anche scoperto cambiamenti evidenti nei ritmi elettrici del cervello durante il sonno: la caffeina ha attenuato le oscillazioni più lente come le onde theta e alfa, che sono tipicamente associate al sonno profondo e riposante, e ha stimolato l’attività delle onde beta, più comuni durante la veglia e l’attività mentale. “Questi cambiamenti suggeriscono che, sotto l’influenza della caffeina, il cervello rimane in uno stato più attivo e meno riposante anche durante il sonno”, spiega Jerbi, che detiene anche la cattedra di ricerca canadese in Neuroscienze computazionali e neuroimmagini cognitive. Questo cambiamento nell’attività ritmica del cervello potrebbe spiegare perché la caffeina compromette l’efficienza del recupero notturno del cervello, con possibili implicazioni per l’elaborazione della memoria”.

Più colpiti i ventenni

Lo studio ha anche dimostrato che gli effetti della caffeina sulle dinamiche cerebrali erano significativamente più pronunciati nei giovani adulti di età compresa tra i 20 e i 27 anni rispetto ai partecipanti di mezza età tra i 41 e i 58 anni, soprattutto durante il sonno REM, la fase associata ai sogni. I giovani adulti hanno risposto in modo più marcato alla caffeina, il che è probabilmente dovuto a una maggiore densità di recettori per l’adenosina nel loro cervello. L’adenosina è una molecola che si accumula gradualmente nel cervello durante la giornata, causando una sensazione di stanchezza. I recettori dell’adenosina diminuiscono naturalmente con l’età, riducendo la capacità della caffeina di bloccarli e di migliorare la complessità del cervello, il che potrebbe spiegare in parte il minore effetto della caffeina nei partecipanti di mezza età.

Queste differenze legate all’età suggeriscono che i cervelli più giovani potrebbero essere più sensibili agli effetti stimolanti della caffeina. Data la diffusione globale della caffeina, in particolare come rimedio quotidiano per la stanchezza, i ricercatori sottolineano l’importanza di comprenderne i complessi effetti sull’attività cerebrale in diversi gruppi di età e condizioni di salute. Aggiungono che sono necessarie ulteriori ricerche per chiarire come questi cambiamenti neurali influenzino la salute cognitiva e il funzionamento quotidiano, e per sviluppare potenzialmente raccomandazioni personalizzate per l’assunzione di caffeina.