Неврологи часто используют транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС) для изучения коммуникации между различными областями мозга. Электромагнитная катушка, размещенная на коже головы, доставляет короткие магнитные импульсы через череп в нервную ткань. Когда импульс попадает в первичную моторную кору, он генерирует слабые электрические токи, вызывающие сигналы, направленные к телу — например, заставляя подергиваться мышцу у основания большого пальца.
Ученые также используют специальный протокол тестирования — короткую латентную афферентную ингибицию. Экзаменатор посылает слабый электрический импульс на нерв в запястье незадолго до магнитного импульса в мозг. Сенсорный сигнал от запястья поступает в соматосенсорную область мозга и действует как временный тормоз на моторную кору. Результирующее подергивание мышцы оказывается намного меньше, чем было бы без предшествующего сигнала от запястья. Эта мимолетная супрессия требует координации специфических химических медиаторов в мозге, в том числе, гамма-аминомасляной кислоты (ГАМК) и ацетилхолина.
Камилла Каррозо и ее коллеги из Университета Кампус Био-Медико в Риме захотели понять, как обычные диетические стимуляторы влияют на эти измерения. Миллионы людей ежедневно потребляют кофеин для того, чтобы взбодриться и повысить концентрацию внимания. При типичных дозах кофеин блокирует рецепторы аденозина — химического вещества, которое обычно способствует сонливости. Это запускает цепную реакцию, увеличивая высвобождение других нейротрансмиттеров, включая ацетилхолин и ГАМК.
Исследовательская группа набрала 20 здоровых взрослых в возрасте от 20 до 42 лет. Участники отказались от употребления напитков с кофеином в течение 12 часов перед тестированием. Каждого тестировали дважды: в один день участники жевали энергетическую жвачку с 200 миллиграммами кофеина (эквивалент чашки крепкого кофе), в другой — идентичную плацебо-жвачку. Эксперимент был двойным слепым — ни участники, ни экзаменаторы не знали, какую жвачку использовали.
Оказалось, что результаты зависели от техники измерения. При использовании постоянного магнитного стимула кофеин усилил тормозящую способность мозга — сенсорная система сильнее подавляла моторную кору по сравнению с плацебо. Эффект был максимальным, когда сенсорный импульс предшествовал магнитному на 19-21 миллисекунду. Однако при втором методе измерения, когда оборудование подстраивало интенсивность магнитного поля для поддержания постоянного размера подергивания мышцы, статистически значимых различий не обнаружилось.
Исследователи полагают, что расхождение связано с тем, что кофеин избирательно влияет на более глубокие нейронные цепи моторной коры. Поскольку даже умеренное потребление кофеина изменяет определенные показатели мозговой функции, врачам следует рекомендовать пациентам воздерживаться от кофе перед прохождением специфических диагностических тестов. В будущем команда планирует изучить эту динамику у пациентов с болезнями Альцгеймера и Паркинсона.
Повседневные привычки могут изменять результаты неврологических тестов и об этом нужно помнить при диагностике когнитивных расстройств.
Ранее ученые выяснили, как кофе снимает стресс и тревожность: раскрыт механизм действия.