Nowe badania naukowe rzucają światło na wpływ, jaki kofeina wywiera na aktywność mózgu podczas snu. Nawet umiarkowana dawka tej popularnej substancji stymulującej może znacząco wpłynąć na dynamikę mózgową w fazie głębokiego snu, zwłaszcza u młodych dorosłych. Co ciekawe, choć kofeina nie jest zwykle kojarzona z pozytywnym wpływem na sen, okazuje się, że może ona podnosić złożoność pracy neuronów i przesuwać systemy nerwowe w stan charakteryzujący się wydajniejszym przetwarzaniem informacji – czyli do tzw. stanu krytycznego.
Wieloletnie spory na temat wpływu kawy na zdrowie wydają się zyskiwać nowy kontekst. Choć wiadomo, że kofeina potrafi zakłócić architekturę snu, zwiększając jego opóźnienie i obniżając skuteczność regeneracji, jednocześnie znane są jej właściwości neuroprotekcyjne, mogące chronić przed chorobą Parkinsona. Tym samym obraz zdrowotnego działania kofeiny staje się bardziej złożony i zależny od wielu czynników, w tym wieku i ogólnego stanu zdrowia osoby spożywającej napój.
Zgodnie z wynikami opublikowanymi na łamach prestiżowego czasopisma naukowego „Communications Biology”, kofeina znacząco wpływa na sygnały elektroencefalograficzne (EEG) mózgu w trakcie snu. Zarejestrowano wyraźne zmiany w poziomie złożoności fal mózgowych, zwłaszcza w fazie NREM, czyli w okresie snu głębokiego. To właśnie wtedy wzrosła entropia EEG – miara nieprzewidywalności i nieregularności aktywności neuronalnej – co sugeruje, że mózg przechodzi w stan krytyczny, bliski tzw. krawędzi chaosu. Ten tajemniczy stan to, według neuronaukowców, idealny punkt równowagi między stabilnością a elastycznością mózgu, umożliwiający szybsze i dokładniejsze przetwarzanie informacji.
Aby to wszystko zrozumieć, naukowcy przeprowadzili starannie zaplanowane badanie z udziałem 40 zdrowych dorosłych ochotników. Każdy z uczestników przeszedł dwie sesje nocne – jedną po zażyciu 200 mg kofeiny, a drugą po przyjęciu placebo. Podczas każdej sesji monitorowano ich aktywność mózgową przy pomocy EEG, która pozwalała śledzić zmiany w rytmach biologicznych, entropii oraz poziomie złożoności sygnałów.
Wyniki były jednoznaczne. W fazie NREM odnotowano znaczne redukcje mocy fal w pasmach alpha, theta i delta – zwłaszcza w przedziałach centralno-parietalnych kory mózgowej. Z kolei w pasmach beta zaobserwowano wzrost aktywności, co może wiązać się z podwyższonym poziomem GABA – neuroprzekaźnika hamującego. Istotne zmiany pojawiły się również w komponentach nieperiodycznych spektrogramu EEG, co może świadczyć o modyfikacji samopodobieństwa sygnału i pojawieniu się cech stanu krytycznego.
Interesujący był również udział narzędzi sztucznej inteligencji – szczególnie klasyfikatora random forest – w analizie zebranych danych. Wyniki uzyskane przez algorytmy wykazały, że zmienne związane ze złożonością i entropią mózgu przewyższały dokładnością klasyczne cechy spektrogramu EEG w rozróżnianiu stanu po kofeinie i placebo w fazie snu NREM. Metoda ta okazała się szczególnie skuteczna u młodszych uczestników (20–27 lat), u których efekt kofeiny był bardziej wyraźny i obejmował także fazę REM. W grupie osób w wieku 41–58 lat te zmiany były znacznie słabsze lub wręcz nieobecne, co pokrywa się z wcześniejszymi doniesieniami sugerującymi, że liczba receptorów adenozynowych w mózgu maleje wraz z wiekiem, ograniczając wpływ kofeiny na sen REM.
Zaskakująco, choć kofeina kojarzona jest głównie z pobudzeniem i czuwaniem, jej działanie w nocy może sugerować bardziej subtelne mechanizmy biologiczne. Korekta komponentów aperiodowych i detekcja entropii pozwoliły zaobserwować zależności, które wcześniej były niezauważalne. Autorzy badania sugerują, że te odkrycia przybliżają nas do zrozumienia, jak niewielka ingerencja w neurochemiczną równowagę może przesunąć całościową dynamikę mózgu w stronę stanu wyjątkowo korzystnego dla neuroplastyczności i funkcji poznawczych.
Badacze jednak podkreślają, że ich wnioski odnoszą się do zdrowych dorosłych, a wpływ kofeiny może wyglądać inaczej w przypadku osób cierpiących na zaburzenia snu lub choroby neurodegeneracyjne. Również zmiany w architekturze snu – takie jak przesunięcie snu głębokiego w stronę lżejszych faz – mogą mieć pośredni wpływ na zmianę złożoności EEG, dlatego interpretacja wyników powinna odbywać się z pewną ostrożnością.
Podsumowując, wyniki badania podkreślają, jak silnie kofeina wpływa na dynamikę pracy mózgu podczas snu, szczególnie u młodych osób. Zwiększona złożoność sygnałów EEG może świadczyć o większej elastyczności i zdolności adaptacyjnej mózgu, nawet podczas wypoczynku. Otwiera to nowy rozdział w zrozumieniu wpływu kofeiny na ludzki organizm – nie jako czysto stymulującej substancji, lecz jako narzędzia subtelnie modyfikującego funkcjonowanie układu nerwowego na poziomie systemowym.
