Вторая часть перевода научной статьи и влиянии кофеина на сон и мозговую активность. Первая по ссылке
Перевод научной статьи из Sciencedirect
Автор: Jan Snel
Кофеин и самостоятельное лишение сна
Нарушения сна были связаны с повышенным риском прогулов на работе, снижением жизнеспособности, социального функционирования, физического и психического здоровья и общего качества жизни (Lund и др., 2010). У молодых людей, которые, как правило, ведут нерегулярный образ жизни и, следовательно, не высыпаются, проблемы со сном могут привести проблемам с учебой. Кофеин можно использовать стратегически, чтобы оптимизировать уровень бодрствования, тем самым улучшая дневное функционирование в этой группы. Однако важно понимать, что неразумное использование кофеина может усилить их проблемы со сном, поскольку существуют доказательства большей физиологической потребности в сне у подростков по сравнению с другими возрастными группами. Лунд и др. (2010) исследовали качество сна у студентов колледжа (возраст 17-24 года). О нарушенном сне сообщили 60% из 1125 студентов, которые заполнили кросс-секционный онлайн-опрос о привычках сна. Студенты в подавляющем большинстве заявили, что эмоциональный стресс и академический стресс были важными факторами, которые негативно влияют на сон и объясняют 24% дисперсии оценок по Питтсбургскому индексу качества сна. Примечательно, что потребление кофеина, постоянство графика сна и ежедневное количество часов, проведенных у телевизора и видеоигр не были значимыми предикторами качества сна (Lund и др., 2010). Иные результаты были получены в исследовании Каламаро и др. (2009), которые провели исследование у учащихся средней и старшей школы (возраст 12-18 лет), чтобы изучить связь между использованием технологий (например, просмотр телевизора, отправка текстовых сообщений, видеоигры, интернет-серфинг), и потреблением кофеина и качеством сна. Каламаро и др. выдвинули гипотезу о том, что при более активном использовании технологий особенно поздно вечером, потребляется больше кофеина, чтобы не заснуть. Такая модель поведения, в сочетании с ранним началом занятий в средних школах и средних школ, которые требуют более раннего подъема в будние дни ожидалось, что это приведет к дефициту сна. Результаты показали, что часы, проведенные за технологической деятельностью в ночное время, действительно связано с уменьшением продолжительности сна. Неудивительно, способность сохранять бдительность и адекватно функционировать в течение последующего дня была нарушена из-за чрезмерной дневной сонливости у тех студентов, которым получалось меньше спать. Кроме того, потребление кофеина в этой группе было на 76% выше. Важные последствия такой стратегии касаются дополнительных негативных последствий для ночного сна, когда при попытке компенсировать дневную сонливость приемом кофеина (Orbeta и др., 2006, Roehrs and Roth, 2008; Whalen и др., 2007). В целом, эти результаты требуют тщательного рассмотрения рисков, связанных с недостатком сна в сочетании с потреблением кофеина, особенно в средних и старших школьных возрастных группах.
Кофеин, сонливость и качество работы
Кофеин способствует повышению бдительности в период желаемого бодрствования у людей с реактивным сном или сменным (обзор см. в Lorist and Snel, 2008). Важным преимуществом действия кофеина может быть снижение риска травм и ошибок в эти периоды. Тигес и др. (2004) показали, что дозы кофеина в 3 и 5 мг/кг массы тела у хорошо отдохнувших потребителей кофеина действительно снизили количество ошибок по сравнению с плацебо. На основании соответствующих изменений в мозговой активности, проявляющихся в увеличении количества ошибок в компоненте мозга, который отражает активность передней поясной коры, они пришли к выводу, что употребление кофе увеличивает мониторинг текущих когнитивных процессов на предмет признаков ошибочных результатов. Наблюдаемое снижение самосознания приводящее к чрезмерной самоуверенности после употребления кофеина (Kilpelaiinen и др., 2010), кажется, противоречит этим выводам и может иметь последствия в реальной жизни. Реалистичное самовосприятие имеет важное значение для избежания рисков. Важным вопросом является то, что в неоптимальных условиях, например, из-за длительного бодрствования, кофеин все еще способен улучшить обнаружение ошибочных ответов и, следовательно, минимизировать риск ошибок, был широко изучен в последние годы (например, Lorist and Snel, 2008).
Кер и др. (2010) более конкретно изучили роль кофеина в предотвращении ошибок или травм, вызванных ослаблением бдительности у людей с коротким сном или сменной работы. Их систематический обзор не выявил не прояснил связь между кофеином и травмами, поскольку ни одно из включенных исследований не измеряли результаты травм. Что касается возникновения ошибок, Кер и коллеги отметили, что кофеин значительно снижает количество по сравнению с плацебо. Одним из исследований, рассмотренных Кер и др. (2010) было исследование Дагана и Должанского (2006). Эти исследователи оценили эффективность кофеина (200 мг) и модафинила (200 мг) в поддержании когнитивных способностей после лишения сна в симуляции полета. Согласно их результатам, и кофеин, и модафинил значительно снижали отклонение от заданных значений высоты и скорости по сравнению с исходными уровнями во время ночного снижения когнитивной работоспособности, что свидетельствует о том, что кофеин обладает эффектом, повышающим производительность, особенно в неоптимальных условиях.
Второе исследование, рассмотренное Кер и др. (2010) было проведено Филипом и др. (2006). Эти авторы измерили показатели вождения на ночном шоссе у 12 молодых мужчин сразу после приема 200 мг кофеина, кофе без кофеина (содержащего 15 мг кофеина) и после сна в машине в течение 30 минут, и после сна в машине в течение 30 минут. Было обнаружено увеличение количества пересечения линии во время ночного вождения по сравнению с временем дневного сеанса вождения. Отклонения от дороги во время езды были признаны частой причиной аварий, связанных со сном. Если дневное вождение на шоссе (между 18:00 и 19:30) было использовано в качестве точки отсчета для ночного вождения (между 2.00 до 3.30 утра), то никакой разницы в эффективности вождения не наблюдалось у 75% участников которые употребляли кофеин, и 66% из них водили машину так же хорошо после сна, что указывает на то, что употребление кофе или дремота значительно снижают количество ошибок при пересечении линии дороги. Эти результаты иллюстрируют распространенную практику использования кофеина в качестве эффективной контрмеры против аварий, связанных со сном, которые, как известно, чаще всего происходят в середине ночи. Важно отметить, что аналогичные эффекты были обнаружены и у хорошо отдохнувших людей (Attwood и др., 2006; Childs and de Wit, 2006; Haskell и др., 2005; Hewlett and Smith, 2007).
В большинстве экспериментальных исследований, посвященных воздействию кофеина, ученые использовали естественный ночной период воздержания от кофеина. Кроме того, участников просили воздержаться от обычного утреннего потребления кофеина до начала лабораторных исследований. Улучшение работоспособности после приема кофеина в таких условиях может отражать обратное действие неблагоприятных эффектов ночного отказа от кофеина. Известно, что в результате регулярного приема кофеина, количество аденозиновых рецепторов в центральной нервной системе увеличивается. В результате такой адаптивной реакции на кофеин люди становятся более чувствительными к аденозину. Последующее снижение потребления кофеина как блокатора аденозинергических рецепторов увеличит нормальное физиологическое эффекты аденозина, что приводит к синдрому отмены у толерантных потребителей кофеина. Симптомы абстиненции, включая головную боль, раздражительность и неспособность сконцентрироваться, обычно появляются в течение через 12-24 часа после прекращения приема кофеина, достигая пика примерно через 48 часов (Juliano and Griffiths, 2004). Эти эффекты длятся от 1 до 5 дней, что представляет собой время, необходимое для того, чтобы количество аденозиновых рецепторов в мозге вернулось к "нормальному" уровню.
Кин и Джеймс (2008) исследовали хронические последствия употребления кофеина у 15 здоровых людей (возраст 17-19 лет). Участники еженедельно чередовали прием плацебо и кофеином (1,75 мг/кг) три раза в день в течение 4-х недель подряд после обычного сна или ограничением сна (40% от обычного количества). Влияние кофеина на активность мозга, работоспособность и настроение изучалось через 6 дней после приема кофеина, в течение которых употреблялся кофеин, или после 6 дней, в течение которых, участники не употребляли кофеиносодержащие вещества. Авторы утверждали, что 6-дневный период гарантирует, что эффекты, наблюдаемые при воздержании, не могут быть приписаны эффектам, связанным с абстиненцией, поскольку эти эффекты длятся до 5 дней. Их результаты показали, что влияние кофеина на активность ЭЭГ были незначительными и непоследовательными, и не было обнаружено четких доказательств тонизирующего эффекта кофеина на работоспособность и переменных настроения. Они утверждали, что кофеин не может быть использован для повышения работоспособности человека или обратного негативного влияния потери сна. Другие исследования, однако, показали увеличение показателей у участников, которые были хорошо отдохнувшими и не лишенными кофеина (например, Attwoodи др., 2006; Childs and de Wit, 2006; Haskellи др., 2005; Hewlett и Смит, 2007).
Отсутствие четких результатов в Кин и Джеймс (2008) может быть связано с протоколом ограничения сна, который они использовали. Кин и Джеймс не наблюдали изменений в показателях успеваемости из-за ограничения сна. В Кроме того, не наблюдалось никаких основных эффектов на мощности ЭЭГ, предполагая, что ограничение сна манипуляция могла быть слишком слабой или зависимый показатель слишком нечувствителен к эффектам кофеина, чтобы вызвать дифференцированное воздействие кофеина между обычным сном и ограничением сна. Для того чтобы избежать смешения эффектов кофеина с толерантностью или абстиненцией, Майкл и др. (2008) исследовали воздействие кофеина на 12 участников (возраст 18-29 лет), которые либо не употребляли кофеин или употребляли очень мало кофеина на регулярной основе. Хорошо отдохнувшие участники были протестированы за 2 отдельных дня, используя тесты на бдительность, запланированные на исходном уровне (около 9.00 утра) и через 30, 60, 120, 180 и 240 мин. после приема плацебо или кофеина (200 мг). Во время выполнения заданий измерялись переменные моргания глаз для оценки бдительности. В отличие от результатов исследования Keane и James (2008), результаты исследования Michael и др. (2008) показали, что, несмотря на то, что участники были хорошо отдохнувшими, кофеин был способен уменьшить сонливость, как можно судить по движениям глаз и времени реакции, и эти изменения сохранялись в течение 3-4 часов. Использование различных глазных переменных, похоже, обеспечивает чувствительную меру для обнаружения тонких изменений в бдительности, вызванные кофеином. Самоотчеты о сонливости были не столь чувствительны; различия между кофеином и плацебо наблюдались только через 30 минут после приема вещества. Эти результаты подтверждают вывод о том, что кофеин может благотворно влияет на работоспособность и бдительность (Michael и др., 2008), и что эти эффекты не связаны с синдромом отмены или поскольку маловероятно, что у людей, не употреблявших кофеин, развилась толерантность. на регулярной основе. Общий вывод на сегодняшний день кажется очевидным: кофеин можно эффективно использовать для манипулирования психическим состоянием. Было установлено, что он полезен для восстановления уровня бодрствования и противодействию ухудшению выполнения задач. Однако, кофеин может оказывать пагубное влияние на последующий сон, что приводит к дневной сонливости.
Остающиеся вопросы
Кофеин обычно считается стимулятором, который часто используется для того, чтобы люди чувствовали себя более бодрыми и готовыми к повседневной жизни. готовыми к решению повседневных задач и для противодействия сонливости. Предполагается, что именно эти свойства являются основной причиной употребления кофеина в различных ситуациях повседневной жизни. Стимулирующее действие кофеина на физиологические и психические состояния, по-видимому, в значительной степени опосредовано его фармакологическим действием в качестве антагонистом аденозиновых рецепторов.
Ван Донген и др. (2001), например, обнаружили у своих участников, которые были лишены сна в течение 88 часов и которые получали устойчивые низкие дозы кофеина (0,3 мг/кг БВ/ч) в течение последних 66 часов, что инерция была в значительной степени преодолена кофеином. Они пришли к выводу что вызванный кофеином антагонизм аденозиновых рецепторов в центральной нервной системе приводит к увеличению неиспользованного аденозина в мозге при пробуждении, что может быть причиной инертности сна. Однако было установлено, что ожидание эффекта кофеина (т.е. плацебо) является важным дополнительным фактором к его психостимулирующим эффектам. Эти ожидания могут вызвать ряд физиологических и психологических реакций, обычно связанных с фармакологическими эффектами кофеина потребления. Например, Sun и др. (2007) изучали влияние ожиданий от кофеина на бдительность и выполнение когнитивных задач в течение 28 часов депривации сна. Они проинформировали 10 здоровых мужчин участников (возраст 18-20 лет) о том, что капсулы, которые они должны были проглотить, содержат кофеин и дали им информацию о стимулирующем действии кофеина, чтобы увеличить ожидание эффекта кофеина. Участники прибыли в лабораторию в 6.00 утра и прошли через 28 последовательных часов полной депривации сна. Когнитивные тесты (задачи на письмо, тест на непрерывное сложение) проводились каждые 2 часа с 12.00 до 10.00 утра. второго дня. Сан и др. (2007) обнаружили, что начальная доза кофеина в 200 мг, введенная в 12.00 утра, за которой через 4 часа последовало плацебо помогла сохранить когнитивные способности в течение периода без сна в такой же степени, как и в случае с двойной дозой кофеина. Эффект плацебо продлевал когнитивный подъем без повышения кровяного давления и частоты сердечных сокращений. Этот результат предполагает, что этот режим приема кофеина плюс плацебо можно использовать, когда график работы требует длительных периодов бодрствования без сна, чтобы максимизировать внимание, но минимизировать негативные побочные эффекты.
Ожидания от кофеина также были изучены у 16 молодых здоровых добровольцев (возраст 18-25 лет). Андерсон и Хорн (2008). В их исследовании участники трижды выполняли 30-минутную PVT (с 2-минутным перерывом после каждых 30 минут) после легкого обеда; после обеда обычно наблюдается "провал". Сонливость была дополнительно усилена тем, что участники должны были ограничить свой предыдущий ночной сон до 5 ч. Участники проходили тестирование. Оно проводилось дважды, либо после того, как они выпивали чашку кофе без кофеина, который сопровождался словесной информацией о том, что кофе был без кофеина. (контроль), либо после употребления кофе без кофеина после того, как экспериментатор сообщил им о сильном предупреждающем эффекте кофе типа "супер", который они выпили (ожидание). Значительно, меньше провалов и более короткое время реакции наблюдалось в условии ожидания, чем в контрольном состоянии в течение первого часа выполнения задания, что указывает на то, что ожидание употребления кофеина было эффективным для улучшения производительности или предотвращения снижения работоспособности у умеренно сонных людей. Удивительно, что в то время как кофеин может действовать в течение 30-40 минут, чтобы стать фармакологически эффективным, эффект ожидания оказался более быстрым. Андерсон и Хорн (2008) утверждали, что эффект ожидания кофеина может быть связан с классическим обусловливанием, то есть эффект ожидания является условной реакцией. Более того, этот эффект мог быть усилен благодаря знаниям о эффектах напитков с кофеином.
Поддержка роли классического обусловливания в ожидании кофеина. Этвуд и другие (2008). Они исследовали могут ли эффекты кофеина быть в зависимости от контекста приема у 16 добровольцев (возраст 18-26 лет). За четырьмя условными испытаниями последовала тестовая сессия, в ходе которой участники получали плацебо перед выполнением простой задачи на время реакции. Эттвуд и др. заметили, что в тестовой сессии, группа, получавшая 250 мг кофеина во время тренировочных испытаний, показали результаты значительно быстрее, чем группа, получавшая плацебо, что указывает на развитие условной реакции. Возможное участие эффекта ожидания в этом исследовании была уменьшена путем представления кофеина в новом напитке, и не информированием участников о содержимом напитка, что делает результаты исследования еще более значимыми. Эффект ожидания кофеина не ограничивается только когнитивными задачами, но может проявляться и при выполнении физических задач. Полло и др. (2008) наблюдали за участниками, которые думали, что что они употребляют кофеин. Средняя мышечная работа, которая не сопровождалась снижением воспринимаемой мышечной усталости, была расценена как доказательство того, что ожидание кофеина действительно может противодействовать симптомам физического утомления. В целом, эффекты, вызванные после приема плацебо вместо кофеина, показывают, что эффективность кофеина для восстановления пагубных последствий лишения сна для работоспособности частично обусловлена ожиданием кофеина.
Выводы
Кофеин, хорошо известный антагонист аденозинергических рецепторов, может быть эффективно использован для модуляции нашего психического состояния. Установлено, что кофеин полезен для восстановления низкого уровня бодрствования и противодействия ухудшениям в выполнении задач, связанных с лишением сна. Однако результаты также указывают на то, что кофеин может оказывать пагубное воздействие на последующий сон, что приводит к дневной сонливости. Эффективность кофеина для восстановления умственных способностей в неоптимальных условиях по-видимому, частично обусловлена ожиданием кофеина.
Никаких подтверждений не было найдено утверждению, что стимулирующие эффекты кофеина связаны с абстиненцией или обратным развитием абстиненции. В заключение следует отметить, что кофеин представляет собой адекватный и распространенный способ стратегической коррекции психического состояния, при условии, что учитывается влияние на восстановительный сон.
