Кофеин влияет на «тормозную систему» мозга при обработке сигналов

Исследователи показали, что доза кофеина, сопоставимая примерно с двумя чашками кофе, способна изменять работу механизмов, которые отвечают за подавление двигательных сигналов в мозге при поступлении сенсорной информации. Работа опубликована в журнале Clinical Neurophysiology.

Речь идёт о системе, которую неврологи изучают с помощью транскраниальной магнитной стимуляции. Этот метод позволяет неинвазивно воздействовать на моторную кору мозга и оценивать, как она генерирует сигналы, вызывающие сокращение мышц, например, большого пальца.

Отдельно в таких исследованиях применяется протокол афферентного торможения с короткой задержкой. Он основан на сочетании сенсорного импульса, поступающего от периферического нерва, и последующей стимуляции моторной коры. В норме сенсорный сигнал временно снижает силу двигательного ответа, что отражает работу тормозных нейронных цепей.

Предполагается, что в этом процессе участвуют нейромедиаторы, включая ацетилхолин и ГАМК, которые регулируют взаимодействие сенсорных и моторных зон мозга.

Группа исследователей под руководством Камиллы Карроццо (Римский биомедицинский кампус) изучила, как кофеин влияет на этот механизм. Кофеин известен тем, что блокирует аденозиновые рецепторы, снижая чувство сонливости и повышая нейронную активность.

В эксперименте участвовали 20 здоровых добровольцев 20–42 лет. Испытания проводились в два этапа: в одном случае участники получали жевательную резинку с 200 мг кофеина, в другом — плацебо. Условия были двойными слепыми, а порядок процедур стандартизирован по времени суток. Измерения проводились через 30 минут после приёма вещества.

Для оценки использовались два метода стимуляции моторной коры: с фиксированной и с адаптивной силой магнитного импульса. В первом случае кофеин усиливал сенсорное торможение двигательной реакции, особенно при интервале 19–21 миллисекунда между сенсорным и магнитным сигналами. Это указывало на изменение взаимодействия сенсорных и моторных процессов.

Во втором методе, где мощность стимуляции подстраивалась для сохранения постоянного мышечного ответа, статистически значимых различий между кофеином и плацебо выявлено не было.

Также зафиксировано снижение порога возбудимости моторной коры после приёма кофеина, что указывает на её более высокую чувствительность к стимуляции. При этом изменения наблюдались не во всех параметрах измерений.

Авторы объясняют расхождения тем, что разные протоколы задействуют частично различные нейронные контуры, включая слои моторной коры с разной степенью активности.

Исследователи отмечают, что работа выполнена на небольшой выборке и с одной дозой кофеина, поэтому требует дальнейшего уточнения.

По их мнению, даже умеренное потребление кофеина может влиять на результаты нейрофизиологических тестов. Это следует учитывать при диагностике, особенно при оценке когнитивных и моторных функций.

В перспективе планируется изучить, как эти эффекты проявляются у пациентов с нейродегенеративными заболеваниями, включая болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, где нарушаются механизмы нейронного торможения.