Koffein finns inte bara i kaffe, utan även i te, choklad, energidrycker och många läskedrycker, vilket gör det till ett av de mest konsumerade psykoaktiva ämnena i världen. I en studie som publicerats i Nature Communications Biology har ett forskarteam från Université de Montréal fått nya insikter om hur koffein kan förändra sömnen och påverka hjärnans fysiska och kognitiva återhämtning under natten.
Koffeinets påverkan på sömnen
Studien leddes av Philipp Thölke, forskningsassistent vid Cognitive and Computational Neuroscience Laboratory (CoCo Lab) vid UdeM, och leddes tillsammans med labbchefen Karim Jerbi, professor i psykologi och forskare vid Mila – Quebec AI Institute. I samarbete med Julie Carrier, professor i sömn- och åldrandepsykologi, och hennes team vid Centre for Advanced Research in Sleep Medicine vid UdeM, använde forskarna AI och elektroencefalografi (EEG) för att undersöka koffeinets effekter på sömnen.
De kunde för första gången visa att koffein ökar komplexiteten i hjärnans signaler och förbättrar hjärnans ”kritikalitet” under sömnen. Intressant nog var detta mer uttalat hos yngre vuxna. ”Kritiskhet beskriver ett tillstånd i hjärnan som är balanserat mellan ordning och kaos”, förklarar Jerbi. ”Det är som en orkester: om den är för tyst händer ingenting; om den är för kaotisk blir det kakofoni. Kritikalitet är den gyllene medelväg där hjärnans aktivitet är både organiserad och flexibel. I detta tillstånd fungerar hjärnan optimalt: den kan bearbeta information effektivt, anpassa sig snabbt, lära sig och fatta beslut med smidighet.” Carrier tillägger: ”Koffein stimulerar hjärnan och försätter den i ett kritiskt tillstånd där den är mer vaken, uppmärksam och lyhörd. Även om detta är bra för koncentrationen under dagen kan detta tillstånd störa en god natts sömn: hjärnan skulle varken slappna av eller återhämta sig ordentligt.”
Effekter på minnesbearbetning
För att undersöka hur koffein påverkar den sovande hjärnan registrerade Carriers team hjärnaktiviteten nattetid hos 40 friska vuxna med hjälp av ett elektroencefalogram. De jämförde varje deltagares hjärnaktivitet under två olika nätter – en gång efter att ha tagit koffeinkapslar tre timmar och sedan en timme före sänggåendet, och en gång efter att ha tagit placebo vid samma tidpunkt.
”Vi använde avancerad statistisk analys och artificiell intelligens för att identifiera subtila förändringar i den neurala aktiviteten”, säger Thölke, huvudförfattare till studien. Resultaten visade att koffein ökade komplexiteten i hjärnans signaler, vilket tyder på en mer dynamisk och mindre förutsägbar neural aktivitet, särskilt under sömnens icke-REM-fas, som är avgörande för minneskonsolidering och kognitiv återhämtning.
Forskarna upptäckte också märkbara förändringar i hjärnans elektriska rytmer under sömnen: koffein dämpade långsammare svängningar som theta- och alfavågor, som vanligtvis förknippas med djup, vilsam sömn, och stimulerade betavågsaktivitet, som är vanligare under vakenhet och mental aktivitet. ”Dessa förändringar tyder på att hjärnan under påverkan av koffein förblir i ett mer aktivt och mindre vilsamt tillstånd även under sömnen”, säger Jerbi, som också innehar Canada Research Chair in Computational Neuroscience and Cognitive Neuroimaging. Denna förändring i hjärnans rytmiska aktivitet kan förklara varför koffein försämrar effektiviteten i hjärnans återhämtning under natten, vilket kan ha betydelse för minnesbearbetningen.
Personer i 20-årsåldern mer påverkade
Studien visade också att effekterna av koffein på hjärnans dynamik var betydligt mer uttalade hos unga vuxna mellan 20 och 27 år än hos medelålders deltagare mellan 41 och 58 år, särskilt under REM-sömn, den fas som är förknippad med drömmar. Unga vuxna reagerade starkare på koffein, vilket sannolikt beror på en högre densitet av adenosinreceptorer i deras hjärnor. Adenosin är en molekyl som gradvis ackumuleras i hjärnan under dagen och orsakar en känsla av trötthet. Adenosinreceptorerna minskar naturligt med åldern, vilket minskar koffeinets förmåga att blockera dem och förbättra hjärnans komplexitet, vilket delvis kan förklara den lägre effekten av koffein hos medelålders deltagare.
Dessa åldersrelaterade skillnader tyder på att yngre hjärnor kan vara mer känsliga för koffeinets stimulerande effekter. Med tanke på den globala förekomsten av koffein, särskilt som ett dagligt botemedel mot trötthet, betonar forskarna vikten av att förstå dess komplexa effekter på hjärnaktiviteten i olika åldersgrupper och hälsotillstånd. De tillägger att ytterligare forskning behövs för att klargöra hur dessa neurala förändringar påverkar den kognitiva hälsan och den dagliga funktionen, och för att eventuellt utveckla personliga rekommendationer för koffeinintag.
