Un nuovo studio dimostra che l’assunzione di caffeina aumenta il livello di attività cerebrale anche durante il sonno

La caffeina ci aiuta a rimanere svegli, ma ha un effetto sul cervello anche durante il sonno. Un team di ricercatori canadesi ha scoperto che l’assunzione di caffeina spinge il cervello verso uno stato di “criticità”, cioè lo rende più eccitabile e reattivo di quanto dovrebbe essere durante le ore dedicate al riposo. Questo aumento dell’attività, spiegano i ricercatori, potrebbe influenzare drasticamente la qualità del sonno. Ed è un problema che riguarda soprattutto i più giovani.

La caffeina oltre il caffè: gli effetti sul sonno

“Anche un pessimo caffè è meglio di nessun caffè”: le parole di David Lynch, regista geniale ed entusiasta cantore del piacere del caffè, rispecchiano efficacemente il pensiero di moltissime persone in tutto il mondo. Nell’universo immaginario di Twin Peaks, il caffè nero come la mezzanotte in una notte senza luna è per l’agente Cooper un piccolo regalo da concedere a se stessi ogni giorno, un piacere da non programmare e accogliere come un dono.

Ma il consumo di caffè non è soltanto un piacere: parliamo infatti dello stimolante psicoattivo più consumato al mondo, la sostanza cui milioni di persone affidano ogni giorno la capacità di concentrarsi e di combattere la stanchezza. Secondo una recente statistica, un miliardo di persone beve caffè ogni giorno, pari a circa il 12% della popolazione mondiale. La caffeina però si trova in moltissimi altri prodotti, come le bevande energetiche e il cioccolato, che ne contiene naturalmente una piccola quantità. Il consumo di caffeina, quindi, è molto più diffuso dell’amore per il caffè – e riguarda tutte le fasce d’età.

Valutare l’impatto della caffeina sulla salute è molto complesso: se da un lato è stato dimostrato che questa sostanza ha qualità neuroprotettive, in particolare contro il morbo di Parkinson, dall’altro sappiamo che può peggiorare la qualità del sonno, e con ciò aumentare il rischio di malattie cardiovascolari, diabete e depressione – un problema che può riguardare persone di tutte le età, anche quelle che non bevono caffè.

Perciò un team dell’Université de Montréal ha deciso di indagare più approfonditamente gli effetti della caffeina sul sonno, scoprendo che l’assunzione di questa sostanza spinge il cervello a essere più vigile e attivo anche durante il riposo.

Criticità, il cervello in equilibrio tra ordine e caos

La caffeina, si legge nello studio pubblicato su Nature Communications Biology, aumenta la complessità dei segnali cerebrali e influisce sulla “criticità” (criticality) durante il sonno, cioè sulla capacità del cervello di sintonizzarsi su un certo livello di attività.

Secondo una teoria nota sin dagli anni Cinquanta e messa alla prova nel corso di diversi esperimenti a partire dagli anni Duemila, il cervello raggiunge la massima capacità di elaborazione delle informazioni quando si trova in uno stato di criticità, ovvero in bilico sull’orlo di una transizione di fase tra ordine e caos. In quel momento, tutti (o quasi) i neuroni hanno un comportamento collettivo e coordinato, il che ci consente di processare stimoli e informazioni in maniera straordinariamente efficiente.

Come spiega Karim Jerbi, professore di psicologia e ricercatore presso il Mila – Quebec AI Institute, alla guida della ricerca insieme a Philipp Thölke del Cognitive and Computational Neuroscience Laboratory (CoCo Lab) dell’UdeM,

“La criticità descrive uno stato del cervello in equilibrio tra ordine e caos. È come un’orchestra: se è troppo silenziosa non succede nulla, se è troppo caotica produce cacofonia. La criticità è il giusto mezzo in cui l’attività cerebrale è organizzata e allo stesso tempo flessibile. In questo stato, il cervello funziona in modo ottimale: può elaborare le informazioni in modo efficiente, adattarsi rapidamente, imparare e prendere decisioni con agilità”.

La caffeina, si legge nella ricerca, stimola il cervello e lo spinge in uno stato di criticità in cui è più attento e reattivo. Come spiega la professoressa di psicologia del sonno e dell’invecchiamento Julie Carrier, tra gli autori dello studio,

“Sebbene sia utile durante il giorno per la concentrazione, questo stato di eccitazione potrebbe interferire con il riposo notturno: il cervello non si rilasserebbe né recupererebbe adeguatamente”.

Gli effetti della caffeina sul sonno: i risultati dello studio

Per studiare gli effetti della caffeina sul cervello durante il sonno, il team del UdeM’s Centre for Advanced Research in Sleep Medicine guidato dalla professoressa Carrier ha registrato l’attività cerebrale notturna di 40 adulti sani utilizzando un elettroencefalogramma. I ricercatori hanno confrontato l’attività cerebrale di ciascun partecipante durante due notti: una in cui gli erano state somministrate capsule di caffeina prima di andare a letto e un’altra in cui i partecipanti hanno invece assunto dei placebo.

Come spiega Thölke, primo autore dello studio, i ricercatori hanno dunque utilizzato un’analisi statistica avanzata e l’intelligenza artificiale per identificare i sottili cambiamenti nell’attività neuronale.

“I risultati hanno mostrato che la caffeina aumenta la complessità dei segnali cerebrali, riflettendo un’attività neuronale più dinamica e meno prevedibile, soprattutto durante la fase del sonno non rapida (NREM), cruciale per il consolidamento della memoria e il recupero cognitivo”,

aggiunge Thölke.

I ricercatori hanno anche scoperto cambiamenti sorprendenti nei ritmi elettrici del cervello durante il sonno: la caffeina ha attenuato le oscillazioni più lente come le onde theta e alfa – generalmente associate al sonno profondo e ristoratore – e ha stimolato l’attività delle onde beta, più comuni durante la veglia e l’impegno mentale.

“Questi cambiamenti suggeriscono che, anche durante il sonno, il cervello rimane in uno stato più attivo e meno ristoratore se è sotto l’influenza della caffeina. Ciò può aiutare a spiegare perché la caffeina influisce sull’efficienza con cui il cervello si riprende durante la notte, con potenziali conseguenze sull’elaborazione della memoria”,

spiega Jerbi, che detiene anche la Canada Research Chair in Neuroscienze computazionali e neuroimmagini cognitive.

Il cervello dei giovani è più sensibile all’effetto della caffeina

La ricerca ha dimostrato che gli effetti della caffeina sulle dinamiche cerebrali sono significativamente più pronunciati nei giovani adulti di età compresa tra i 20 e i 27 anni rispetto ai partecipanti di età compresa tra i 41 e i 58 anni, soprattutto durante il sonno REM, la fase associata ai sogni.

Secondo i ricercatori, la sensibilità dei giovani dipende probabilmente dall’adenosina, la molecola che si accumula gradualmente nel cervello nel corso della giornata e che ci fa sentire stanchi e da cui dipende l’effetto della caffeina: se il caffè ci tiene svegli, è perché la caffeina si lega ai recettori dell’adenosina bloccandone temporaneamente l’azione.

E nel cervello dei giovani, recettori di questo tipo sono più numerosi. Come spiega Carrier,

“I recettori dell’adenosina diminuiscono naturalmente con l’età, riducendo la capacità della caffeina di bloccarli e di migliorare la complessità del cervello, il che potrebbe spiegare in parte l’effetto ridotto della caffeina osservato nei partecipanti di età più avanzata”.

Queste differenze legate all’età, concludono gli scienziati, suggeriscono che i cervelli più giovani possono essere più sensibili agli effetti stimolanti della caffeina. Sarà necessario, quanto prima, comprendere i complessi effetti di questa sostanza in diversi gruppi d’età, vista la diffusione globale di snack, cibi e bevande contenti caffeina.

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