Kofeín sa nachádza nielen v káve, ale aj v čaji, čokoláde, energetických nápojoch a mnohých nealkoholických nápojoch, čo z neho robí jednu z najrozšírenejších psychoaktívnych látok na svete. V štúdii uverejnenej v časopise Nature Communications Biology získal tím výskumníkov z Univerzity v Montreale nové poznatky o tom, ako môže kofeín zmeniť spánok a ovplyvniť fyzickú a kognitívnu regeneráciu mozgu počas noci.
Vplyv kofeínu na spánok
Štúdiu viedol Philipp Thölke, výskumný pracovník Laboratória kognitívnej a počítačovej neurovedy (CoCo Lab) na UdeM, a spolu s ním ju viedol riaditeľ laboratória Karim Jerbi, profesor psychológie a výskumník Mila – Quebec AI Institute. V spolupráci s Julie Carrier, profesorkou psychológie spánku a starnutia, a jej tímom v Centre pre pokročilý výskum v oblasti spánkovej medicíny na UdeM vedci použili umelú inteligenciu a elektroencefalografiu (EEG) na skúmanie účinkov kofeínu na spánok.
Prvýkrát sa im podarilo preukázať, že kofeín zvyšuje komplexnosť mozgových signálov a zvyšuje „kritickosť“ mozgu počas spánku. Zaujímavé je, že sa to výraznejšie prejavilo u mladších dospelých. „Kritickosť opisuje stav mozgu, ktorý je v rovnováhe medzi poriadkom a chaosom,“ vysvetlil Jerbi. „Je to ako orchester: ak je príliš tichý, nič sa nedeje; ak je príliš chaotický, nastáva kakofónia. Kritickosť je zlatá stredná cesta, kde je mozgová činnosť organizovaná a zároveň flexibilná. V tomto stave mozog funguje optimálne: dokáže efektívne spracovávať informácie, rýchlo sa prispôsobovať, učiť sa a svižne sa rozhodovať.“ Carrier dodal: „Kofeín stimuluje mozog a uvádza ho do stavu kritickosti, v ktorom je bdelší, pozornejší a pohotovejší. To je síce užitočné na sústredenie počas dňa, ale tento stav by mohol narušiť dobrý spánok: mozog by si neodpočinul a ani by sa poriadne nezotavil.“
Vplyv na spracovanie pamäte
Aby Carrierov tím preskúmal, ako kofeín ovplyvňuje mozog počas spánku, zaznamenal nočnú mozgovú aktivitu 40 zdravých dospelých ľudí pomocou elektroencefalogramu. Porovnávali mozgovú aktivitu každého účastníka počas dvoch rôznych nocí – raz po užití kofeínových kapsúl tri hodiny a potom jednu hodinu pred spaním a raz po užití placeba v rovnakom čase.
„Na identifikáciu jemných zmien v nervovej aktivite sme použili pokročilú štatistickú analýzu a umelú inteligenciu,“ povedal Thölke, hlavný autor štúdie. Výsledky ukázali, že kofeín zvýšil komplexnosť mozgových signálov, čo naznačuje dynamickejšiu a menej predvídateľnú nervovú aktivitu, najmä počas non-REM fázy spánku, ktorá je rozhodujúca pre konsolidáciu pamäti a obnovu kognitívnych funkcií.
Výskumníci tiež zistili výrazné zmeny v elektrických rytmoch mozgu počas spánku: kofeín oslabil pomalšie oscilácie, ako sú vlny theta a alfa, ktoré sa zvyčajne spájajú s hlbokým, pokojným spánkom, a stimuloval aktivitu vĺn beta, ktorá je bežnejšia počas bdelosti a mentálnej aktivity. „Tieto zmeny naznačujú, že pod vplyvom kofeínu zostáva mozog v aktívnejšom, menej pokojnom stave aj počas spánku,“ hovorí Jerbi, ktorý je aj vedúcim katedry kanadského výskumu v oblasti počítačovej neurovedy a kognitívneho neurozobrazovania. Táto zmena rytmickej aktivity mozgu by mohla vysvetliť, prečo kofeín zhoršuje účinnosť nočnej regenerácie mozgu, čo môže mať vplyv na spracovanie pamäti.
Ľudia vo veku 20 rokov sú viac postihnutí
Štúdia tiež ukázala, že účinky kofeínu na dynamiku mozgu boli výrazne výraznejšie u mladých dospelých vo veku 20 až 27 rokov ako u účastníkov v strednom veku vo veku 41 až 58 rokov, najmä počas spánku REM, fázy spojenej so snívaním. Mladí dospelí reagovali na kofeín výraznejšie, čo je pravdepodobne spôsobené vyššou hustotou adenozínových receptorov v ich mozgu. Adenozín je molekula, ktorá sa v priebehu dňa postupne hromadí v mozgu a spôsobuje pocit únavy. Adenozínových receptorov s vekom prirodzene ubúda, čím sa znižuje schopnosť kofeínu blokovať ich a zlepšovať komplexnosť mozgu, čo môže čiastočne vysvetľovať nižší účinok kofeínu u účastníkov v strednom veku.
Tieto rozdiely súvisiace s vekom naznačujú, že mladšie mozgy môžu byť citlivejšie na stimulačné účinky kofeínu. Vzhľadom na celosvetovú rozšírenosť kofeínu, najmä ako každodenného prostriedku proti únave, vedci zdôrazňujú dôležitosť pochopenia jeho komplexných účinkov na mozgovú aktivitu v rôznych vekových skupinách a zdravotných stavoch. Dodávajú, že je potrebný ďalší výskum na objasnenie toho, ako tieto nervové zmeny ovplyvňujú kognitívne zdravie a každodenné fungovanie, a na potenciálne vypracovanie individuálnych odporúčaní pre príjem kofeínu.
