«Сила человеческого ума прямо пропорциональна количеству выпитого кофе»
Сэр Джеймс Макинтош, шотландский историк и философ
Большинство современных людей не представляют свой день совсем без кофе. В любое время суток крепкий кофе обычно является наиболее удобным и простым решением, чтобы вывести себя из сонного состояния и получить заряд бодрости. Самым важным химическим компонентом кофе и других продуктов-энергетиков, ответственных за этот толчок, — это кофеин, и механизм, с помощью которого он мешает вам клевать носом в теплом офисе, заключается в предотвращении активации «сонных» сигналов в вашем мозге. Хотя чашечка кофе обычно используется как средство от сонливости, воздействие кофеина на организм сложный комплексный процесс. Итак, заварим чашечку кофе и попробуем немного разобраться в механике воздействия любимого напитка на мозг.
Нет ничего лучше запаха свежемолотого кофе, который сам по себе бодрит, а приготовление кофе — почти волшебство, и похоже на сеанс зельеварения, когда готовишь зелье жизни для своего ещё не вполне отошедшего от сна мозга. Хотя кофейные бобы — не совсем те волшебные зёрна, из которых вырастет стебель до самого неба, они представляют собой практически волшебную компактную смесь химических веществ. В зависимости от сорта этот набор может различаться, но по большей части химический состав зёрен в пропорциональном отношении схож. В каждом зерне содержатся тысячи химических веществ, которые придают кофе его характерный запах и вкус. Уровни большинства этих химических веществ в кофе настолько низки, что их влияние на организм всё ещё изучается. Однако доподлинно известно, что один из компонентов проникает в кровеносную систему, попадает в мозг и возбуждает нервную систему: кофеин.
Краткая фармакология
Кофеин (также известный в химической терминологии как 1,3,7-триметилксантин) действует как ингибитор сна, вступая в конкуренцию с аденозином. Аденозин является нейротрансмиттером ингибиторного типа и играет важную роль в биохимических процессах передачи энергии и сигналов. Интенсивная работа мозга ведет к накоплению аденозина, который вызывает гиперполяризацию нейронов, что ослабляет передачу информации. Если короче и проще, то накопление аденозина сообщает вашему мозгу, что вы устали. И кофеин и аденозин связываются с нейронами в одних и тех же местах (рецепторах). Когда аденозин связывается, нейрон получает информацию, что тело устало и ему нужно отдохнуть. Уровень аденозина неуклонно повышается в течение дня, поэтому к тому времени, когда вы приводите себя в порядок перед сном, ваш мозг уже готов перейти в энергосберегающий режим. Во сне концентрация аденозина падает и к утру ваше тело больше не должно чувствовать усталость, а если вы испытываете утреннюю вялость, это может частично быть связано с избытком аденозина, который все еще остается прикрепленным к нейронам.
Утром после чашечки кофе, кофеин попадает в мозг и начинает конкурировать с аденозином за связь с теми же рецепторами. Как только молекула кофеина связывается с частью аденозиновых рецепторов, они блокируются. Снижение активности аденозина приводит к увеличенной активности других нейротрансмиттеров, в частности — дофамина. Дофамин играет важную роль в обеспечении когнитивной деятельности и участвует в процессах обучения. Дофамин является предшественником норадреналина, нейромедиатора, обеспечивающего передачу нервных импульсов в синапсах центральной и периферической нервных систем, может отвечать за общую активацию деятельности мозга, торможение центров сна, увеличение двигательной активности, снижение болевой чувствительности и повышение когнитивных способностей мозга. Кофеин сохраняет концентрацию в организме в течение нескольких часов, поэтому не рекомендуется пить кофе перед сном. Кроме того, механизм действия кофеина легко объясняет, почему кофе не так хорошо помогает некоторым людям бодрствовать вечером или ночью, а иногда и вовсе бесполезен. Если у вас уже высока концентрация аденозина, то возможности для рецепторной связи молекул кофеина сильно снижены, поскольку количество этих рецепторов ограниченно, а следовательно и повышение концентрации кофеина в организме ни к чему не приведет.
Когнитивные эффекты кофеина
Как вы себя чувствуете после того, как выпили кофе? Бодряком? Вот и отлично — это нормальная краткосрочная реакция на порцию эспрессо, но в долгосрочной перспективе чашечка кофе может сделать гораздо больше, чем просто позволить вам не заснуть за столом. На этот счет существует бесконечное количество мифов и утверждений продвигаемых популярной культурой и средствами массовой информации. Некоторые из них ошибочны, другие вполне себе подтверждены научными данными.
Тюнинг мозга
Чаще всего мы сталкиваемся с двумя реакциями, связанными с употреблением кофе, — улучшением нашей продуктивности и памяти. В краткосрочной перспективе употребление кофе коррелирует с концентрацией внимания и возбуждающим эффектом после употребления. Люди, употребляющие кофеин, в когнитивных тестах показывают лучшие результаты по сравнению с испытуемыми, которым давали кофе без кофеина. С памятью картинка немного более размытая. Недавние научные исследования подтверждают положительное влияние на решение задач, связанных с памятью, у молодых людей в «неоптимальные» рабочие часы (то есть утром) сразу после употребления кофе, но из-за тесной связи между кратковременной памятью и вниманием трудно сделать однозначный вывод о результате подобных исследований. Тогда как, механизмы долговременной памяти полностью отличаются от кратковременной, и ученые пытались доказать экспериментально связь между улучшением памяти и употреблением кофе. Например, когда взрослым крысам дают 10 порций кофе в день в течение примерно 2 месяцев, они лучше справляются с тестами на познание, чем крысы, у которых в рационе меньше кофе или его вообще нет. Некоторые исследования подтверждают аналогичную тенденцию и у людей: потребление кофе с течением времени способствует улучшению вербальной памяти, но другие исследования, пытающиеся связать потребление кофе и функцию памяти, не дали таких результатов. С помощью исследований на людях трудно выявить прямую связь между потреблением кофе и познанием из-за множества других факторов, таких как генетика, и общее состояние здоровья. И дальнейшие исследования преследуют своей целью необходимость доказательства биологического механизма, лежащего в основе того, как один или несколько химических веществ, содержащихся в кофе, могут напрямую влиять на процессы в мозге, связанные с памятью.
Вниз по наклонной
Большая проблема в нашем постоянно стареющем обществе — это количество людей, заболевающих нейродегенеративными заболеваниями, такими как деменция и болезнь Паркинсона. Некоторые исследования связи между развитием деменции и употреблением кофе показали, что люди, употребляющие кофе в среднем возрасте, имеют меньшие шансы на развитие деменции. В экспериментах было показано, что определенные химические вещества, содержащиеся в кофе, предотвращают образование сенильных бляшек в мозге, разрушающих транспортную систему нейронов. Подобный процесс связан с болезнью Альцгеймера. Эта болезнь, как и многие другие нейродегенеративные заболевания всегда сопровождается протеинопатией — накоплением в тканях мозга ненормально свёрнутых токсичных белков.
Экспериментально доказано, что у мышей с симптомами, подобными болезни Паркинсона, при лечении кофеином нормализуется поведение, а накопление токсичных белков снижается. Хотя эти эксперименты поддерживают идеи о существовании прямого механизма влияния кофеина на снижение вероятности заражения нейродегенеративным заболеванием в позднем возрасте, полученные данные пока невозможно применить в текущих реалиях. Так что эти исследования пока остаются лишь промежуточными результатами и вероятно будут продолжены.
Ложка «дегтя» в бочке (мёда) кофе
Вы когда-нибудь испытывали тревогу после употребления больших доз кофе? Всё просто. Кофеин является стимулятором симпатической нервной системы — совокупности нервных клеток, участвующих в реакции «бей или беги», состоянии, при котором организм мобилизуется для устранения угрозы. Вы можете заметить, что после употребления кофе ваше сердце бьется быстрее, дыхание учащается, а концентрация повышается. В таком случае если человек подвержен психическим расстройствам, сопровождающимися тревожным состоянием, то чрезмерная стимуляция может ввести мозг в заблуждение и привести к истощению нервной системы, вплоть до возникновения психозов и других психосоматических нарушений. Чрезмерное употребление кофеина подростками (привет баночным энергетикам), которые считаются предрасположенной к развитию тревожности группой, приводит к значительному повышению уровня тревожности и депрессиям. Кроме того, у нервных людей при употребления большого количества кофе снижается чувствительность аденозиновых рецепторов, что приводит к различным неприятным последствиям. Вместе, исследования дают представление о том, что потребление кофеина может активно влиять на психическое состояние предрасположенных к расстройствам людей, и потенциально объясняют повышенную чувствительность некоторых людей к воздействию кофе.
Теперь вы вкратце знаете, что происходит с мозгом после чашки кофе. Долгосрочные последствия того, как употребление кофе влияет на нервную систему человека, все еще изучаются. Уже проведенные исследования показывают положительную роль кофе в усилении когнитивных способностей, улучшении памяти и потенциальном снижении интенсивности деградационных процессов в мозге, но на данный момент эти результаты неоднозначны, и требуют продолжения исследований, чтобы действительно понять механизмы влияния. Кроме того, поскольку употребление кофе так прочно вошло в нашу повседневную жизнь, стало ещё труднее изучать его влияние непредвзято.
Так что в следующий раз, когда будете наслаждаться чашечкой прекрасного свежеобжаренного кофе, вспомните об эпической битве кофеина и аденозина в вашей голове и возвращайтесь почитать наш блог.