咖啡如何影响沉睡的大脑？
咖啡因不仅存在于咖啡中，还存在于茶、巧克力、能量饮料和许多软饮料中，使其成为世界上消费最广泛的精神活性物质之一。 在 4 月发表在《自然通讯生物学》上的一项研究中，蒙特利尔大学的一组研究人员对咖啡因如何在一夜之间改变睡眠并影响大脑的恢复（包括身体和认知）提供了新的见解。 这项研究由 Philipp Thölke 领导，他是UdeM 的认知和计算神经科学实验室 （CoCo Lab），由实验室主任 Karim Jerbi 共同领导，Karim Jerbi 是 Mila - 魁北克人工智能研究所的心理学教授和研究员。 与 UdeM 睡眠医学高级研究中心的睡眠和衰老心理学教授 Julie Carrier 及其团队合作，科学家们使用 AI 和脑电图 （EEG） 来研究咖啡因对睡眠的影响。 他们首次表明咖啡因会增加大脑信号的复杂性并增强睡眠期间大脑的“关键性”。 有趣的是，这在年轻人中更为明显。 “临界性描述了大脑在秩序与混乱之间平衡的状态，”Jerbi 说。 “这就像一个管弦乐队：太安静了，什么也没发生，太混乱了，有嘈杂的声音。 临界性是大脑活动既有组织又灵活的快乐媒介。 在这种状态下，大脑以最佳方式运作：它可以有效地处理信息，快速适应、学习和敏捷地做出决策。 补充道：“咖啡因会刺激大脑并将其推入临界状态，使其更加清醒、警觉和反应灵敏虽然这在白天有助于集中注意力，但这种状态可能会干扰晚上的休息：大脑既不会放松，也不会正常恢复。 40 名成年人研究了 为了研究咖啡因如何影响睡眠中的大脑，Carrier 的团队记录了 40 名健康人的夜间大脑活动使用脑电图的成人。 他们比较了每个参与者在两个不同晚上的大脑活动——一个是他们在睡前三个小时服用咖啡因胶囊，然后是睡前一小时，另一个是他们在同一时间服用安慰剂。 “我们使用先进的统计分析和人工智能来识别神经元活动的细微变化，”该研究的第一作者 Thölke 说。 “结果表明，咖啡因增加了大脑信号的复杂性，反映了更动态和更不可预测的神经元活动，尤其是在睡眠的非快速眼动 （NREM） 阶段，这对记忆巩固和认知恢复至关重要。 研究人员还发现睡眠期间大脑电节律发生了显着变化：咖啡因减弱了较慢的振荡，例如 θ 波和 α 波——通常与深度恢复性睡眠有关——并刺激了 β 波活动，这在清醒时更为常见和精神参与。 “这些变化表明，即使在睡眠期间，大脑在咖啡因的影响下仍处于更活跃、恢复能力更弱的状态，”Jerbi 说，他还担任计算神经科学和认知神经影像学加拿大研究主席。 “大脑节律活动的这种变化可能有助于解释为什么咖啡因会影响大脑在夜间恢复的效率，从而对记忆处理产生潜在影响。” 人员他们的 20 多岁更受 影响该研究还表明，与 41 至 58 岁的中年参与者相比，咖啡因对 20 至 27 岁的年轻人大脑动力学的影响明显更为明显，尤其是在 REM 睡眠期间，即与做梦相关的阶段。 年轻人对咖啡因表现出更大的反应，这可能是由于他们大脑中腺苷受体的密度较高。 腺苷是一种在整个大脑中逐渐积累的分子日，导致疲劳感。 “腺苷受体会随着年龄的增长而自然减少，从而降低咖啡因阻断它们的能力并改善大脑复杂性，这可能部分解释了在中年参与者中观察到的咖啡因效果降低，”开利说。 这些与年龄相关的差异表明，年轻的大脑可能更容易受到咖啡因的兴奋作用。 鉴于咖啡因在世界范围内的广泛使用，尤其是作为治疗疲劳的日常药物，，研究人员强调了了解其对不同年龄组和健康状况的大脑活动的复杂影响的重要性。 他们补充说，需要进一步的研究来阐明这些神经变化如何影响认知健康和日常功能，并可能指导咖啡因摄入量的个性化建议。