新的研究揭示了咖啡因对睡眠大脑的惊人影响。
咖啡因不仅存在于早晨的咖啡中，还存在于茶、巧克力、能量饮料和许多流行的软饮料中，使其成为全球最广泛使用的心理活性物质之一。
现在，蒙特利尔大学的新研究揭示了咖啡因不仅仅是让你保持清醒。在《通讯生物学》上发表的一项研究中，科学家们发现咖啡因实际上可以改变大脑在夜间的恢复方式，影响身体恢复和认知功能。
领导这项研究的是UdeM认知与计算神经科学实验室（CoCo Lab）的研究员Philipp Thölke，以及心理学教授兼魁北克AI研究所研究员Karim Jerbi。
与睡眠和衰老专家Julie Carrier及其团队合作，研究人员使用人工智能和脑电图（EEG）深入探讨了咖啡因对睡眠的惊人影响。
他们首次展示了咖啡因增加了睡眠期间脑信号的复杂性，并增强了大脑的“临界性”。有趣的是，这种现象在年轻成年人中更为明显。
Jerbi说：“临界性描述了大脑处于有序和混沌之间的平衡状态。就像一个乐团：太安静什么都不会发生，太混乱则会变成噪音。临界性是大脑活动既组织化又灵活化的理想状态。在这种状态下，大脑能够高效处理信息，快速适应，学习并敏捷地做出决策。”
Carrier补充说：“咖啡因刺激大脑并将其推入临界状态，在这种状态下，大脑更加清醒、警觉和反应迅速。虽然这在白天有助于集中注意力，但这种状态可能会影响夜间的休息：大脑既不能放松也不能充分恢复。”
40名成年人参与研究
为了研究咖啡因如何影响睡眠中的大脑，Carrier的团队使用脑电图记录了40名健康成人的夜间脑活动。他们在两个不同的夜晚比较了每个参与者的大脑活动——一个晚上他们在睡前3小时和1小时分别摄入咖啡因胶囊，另一个晚上在同一时间服用安慰剂。
Thölke说：“我们使用了高级统计分析和人工智能来识别神经活动的微妙变化。结果表明，咖啡因增加了脑信号的复杂性，反映了更动态且不可预测的神经活动，特别是在对记忆巩固和认知恢复至关重要的非快速眼动（NREM）睡眠阶段。”
研究人员还发现了睡眠中大脑电节律的显著变化：咖啡因减弱了通常与深度恢复性睡眠相关的较慢振荡（如θ波和α波），并刺激了更多见于清醒和精神投入状态的β波活动。
Jerbi说：“这些变化表明，即使在睡眠中，大脑在咖啡因的影响下仍处于一种更激活、较少恢复的状态。这种大脑节奏活动的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，对记忆处理产生潜在影响。”
20多岁的人受影响更大
研究还显示，咖啡因对大脑动力学的影响在20至27岁的年轻成人中比41至58岁的中年人更为显著，尤其是在与做梦相关的快速眼动（REM）睡眠阶段。
年轻人对咖啡因的反应更强，可能是由于他们的大脑中腺苷受体密度较高。腺苷是一种在一天中逐渐在大脑中积累的分子，导致疲劳感。
Carrier说：“随着年龄的增长，腺苷受体自然减少，降低了咖啡因阻断它们并提高大脑复杂性的能力，这可能部分解释了中年参与者中观察到的咖啡因效应减弱。”
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刺激作用。鉴于咖啡因在全球范围内的广泛使用，特别是作为日常疲劳的补救措施，研究人员强调了理解其对不同年龄组和健康状况下大脑活动的复杂影响的重要性。
他们补充说，还需要进一步研究以澄清这些神经变化如何影响认知健康和日常功能，并可能指导个性化的咖啡因摄入建议。
参考文献：Philipp Thölke, Maxine Arcand-Lavigne, Tarek Lajnef, Sonia Frenette, Julie Carrier 和 Karim Jerbi, “咖啡因诱导年龄依赖性增加睡眠期间的大脑复杂性和临界性”，2025年4月30日，《通讯生物学》。DOI: 10.1038/s42003-025-08090-z
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