Кофеин содержится не только в кофе, но и в чае, шоколаде, энергетических напитках и многих безалкогольных напитках, что делает его одним из наиболее широко потребляемых психоактивных веществ в мире.
В исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications Biology, группа исследователей из Университета Монреаля пролила новый свет на то, как кофеин может изменять сон и влиять на восстановление мозга — как физическое, так и когнитивное — в течение ночи.
Исследование возглавил Филипп Тельке, стажер-исследователь в Лаборатории когнитивной и вычислительной нейробиологии (CoCo Lab) Университета Монреаля, а соруководителем выступил директор лаборатории Карим Джерби, профессор психологии и исследователь в Mila — Квебекском институте искусственного интеллекта.
Совместно с профессором психологии сна и старения Джули Карриер и ее командой из Центра передовых исследований в области медицины сна Университета Монреаля ученые использовали искусственный интеллект и электроэнцефалографию (ЭЭГ) для изучения влияния кофеина на сон. Они впервые показали, что кофеин увеличивает сложность сигналов мозга и усиливает “критичность” мозга во время сна. Интересно, что это было более выражено у молодых взрослых.
“Критичность описывает состояние мозга, которое находится в равновесии между порядком и хаосом. Это похоже на оркестр: слишком тихо — и ничего не происходит, слишком хаотично — и возникает какофония. Критичность — это золотая середина, когда мозговая деятельность одновременно организована и гибка. В этом состоянии мозг функционирует оптимально: он может эффективно обрабатывать информацию, быстро адаптироваться, учиться и принимать решения с ловкостью”, — сказал Карим Джерби.
“Кофеин стимулирует мозг и переводит его в состояние критичности, в котором он более бодр, внимателен и реактивен. Хотя это полезно в течение дня для концентрации, такое состояние может мешать отдыху ночью: мозг не сможет ни расслабиться, ни восстановиться должным образом”.
Чтобы изучить влияние кофеина на мозг во время сна, команда ученых зарегистрировала ночную мозговую активность 40 здоровых взрослых с помощью электроэнцефалографа. Они сравнили мозговую активность каждого участника в две разные ночи: в одну ночь участники принимали капсулы с кофеином за три часа и за час до сна, а в другую — плацебо в то же время.
“Мы использовали передовой статистический анализ и искусственный интеллект, чтобы выявить тонкие изменения в нейронной активности. Результаты показали, что кофеин увеличивал сложность сигналов мозга, отражая более динамичную и менее предсказуемую нейронную активность, особенно во время фазы сна без быстрых движений глаз (NREM), которая имеет решающее значение для консолидации памяти и восстановления когнитивных функций”.
Исследователи также обнаружили поразительные изменения в электрических ритмах мозга во время сна: кофеин ослаблял более медленные колебания, такие как тета- и альфа-волны, которые обычно ассоциируются с глубоким, восстанавливающим сном, и стимулировал активность бета-волн, которая чаще встречается во время бодрствования и умственной деятельности.
“Эти изменения предполагают, что даже во время сна мозг остается в более активированном, менее восстанавливающем состоянии под влиянием кофеина. Это изменение в ритмической активности мозга может помочь объяснить, почему кофеин влияет на эффективность восстановления мозга в течение ночи, с потенциальными последствиями для обработки памяти”, - говорит Джерби.
Исследование также показало, что влияние кофеина на динамику мозга было значительно более выраженным у молодых взрослых в возрасте от 20 до 27 лет по сравнению с участниками среднего возраста от 41 до 58 лет, особенно во время фазы быстрого сна, связанной с сновидениями.
Молодые люди демонстрировали более сильную реакцию на кофеин, вероятно, из-за более высокой плотности аденозиновых рецепторов в их мозге. Аденозин — это молекула, которая постепенно накапливается в мозге в течение дня, вызывая чувство усталости.
“С возрастом количество аденозиновых рецепторов естественным образом уменьшается, что снижает способность кофеина блокировать их и улучшать сложность мозга, что может частично объяснить снижение эффекта кофеина, наблюдаемое у участников среднего возраста”.
И эти возрастные различия предполагают, что молодой мозг может быть более восприимчив к стимулирующему действию кофеина. Учитывая широкое распространение кофеина во всем мире, особенно в качестве ежедневного средства от усталости, исследователи подчеркивают важность понимания его сложного воздействия на мозговую деятельность у разных возрастных групп и при разных состояниях здоровья.
Они добавляют, что необходимы дальнейшие исследования, чтобы выяснить, как эти нейронные изменения влияют на когнитивное здоровье и повседневную деятельность, и, возможно, сформулировать индивидуальные рекомендации по потреблению кофеина.
Университет Монреаля. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
