每天喝咖啡=少2h睡眠?PNASNexus:長期攝入咖啡因會改變睡眠——清醒週期,顯著推遲快速眼動睡眠的開始時間,打亂腦血流

你是咖啡腦袋嗎?是不是每天不喝一杯咖啡就感覺渾身不得勁?

如今,在快節奏的現代生活中,咖啡已成為許多人每日的必需品。無論是職場人士還是學生群體,一杯咖啡彷彿成了開啟一天的 “儀式”。
然而,隨著人們對健康關注度的提升,關於咖啡因的討論也愈發熱烈。每天喝一杯咖啡這樣長期的咖啡因累積攝入是否會對我們的健康、亦或是睡眠造成影響嗎?
前不久,一項由UCLA研究團隊在權威期刊《PNAS Nexus》上發表的最新研究就回答了這個問題,研究顯示:長期攝入咖啡因會以一種劑量依賴性的方式,顯著推遲睡眠結構中的快速眼動睡眠(REM)啟動時間,甚至使整體睡–醒週期發生延遲。換句話說,你白天的“續命神器”,正在夜晚無聲地偷走你做夢的權利!

背景資訊
要了解咖啡對睡眠的影響,我們首先要知道,咖啡因主要是透過拮抗大腦中一種名為腺苷的神經遞質起效的。腺苷在大腦清醒的狀態下時會不斷積累,驅動人產生睡意。而咖啡因就像個“不速之客”,會搶佔腺苷的受體,讓大腦誤以為“扶我起來,我還能嗨”,從而推遲了入睡過程。
過去我們熟悉的研究多聚焦於咖啡因的“即時刺激效應”——喝一杯就清醒,少一杯就犯困。然而,該項研究聚焦的是長期飲用咖啡的影響。研究人員在自由活動的實驗鼠中引入了持續一週以上的慢性咖啡因攝入模式,發現它不僅在短時間內改變了小鼠的清醒持續時間,更是重塑了它們整個睡眠節律。

圖1. 咖啡因與腺苷具有相似化學結構,可以佔據腺苷的受體。圖片來源:sleepopolis.com

長期的咖啡因攝入會導致睡–醒節律的延遲
我們知道,睡眠並不是一個持續的單一事件,而是由不同階段交替構成的動態過程。其中,快速眼動睡眠(REM)睡眠階段被認為是最關鍵的恢復性睡眠,對情緒調節、記憶鞏固、神經清理等功能至關重要。
但研究發現:隨著咖啡因濃度升高,小鼠的REM階段出現了明顯後移,甚至在活躍期(小鼠的夜間)被完全抹除。即使24小時總的REM時間沒有減少,其分佈卻高度集中在休息期的後半段。這意味著REM被推遲到了靠近清晨的時間視窗。若這時你被鬧鐘叫醒,就意味著你剛剛進入夢鄉,就被迫醒來了。
此外,長期咖啡因攝入不僅影響REM,還整體延遲了小鼠的睡–醒節律,導致其“晚睡晚起”趨勢明顯。在最高劑量(1.2 mg/ml,相當於人類每日飲用5–10杯咖啡)下,小鼠的入睡時間比正常狀態推遲近兩小時。

圖2. 慢性攝入咖啡因顯著延遲小鼠的快速眼動(REM)睡眠時間,並整體推遲睡–醒節律。圖中可見REM睡眠(綠色)在高劑量時集中出現在休息期後段,呈劑量依賴性延後。

換句話說,咖啡因在一定程度上像是人為製造的“生物鐘時差”,使得夜間原本該休息的時間段被擠壓,而清醒狀態也不再遵循原本的光–暗週期。這或許解釋了許多人“喝咖啡後睡得淺,一早醒來還覺得累” 的原因——並不是你沒睡夠,而是你的生理節律被悄悄打亂了。
腦血流也會被長期咖啡因攝入打亂
咖啡因對腦部血流的影響同樣令人關注。在正常狀態下,人在醒來時會伴隨腦部血流的上升,而在睡覺時,特別是非快速眼動睡眠(NREM)時,血流則會降低。然而,研究發現,長期攝入咖啡因打破了這一規律。
在實驗中,與正常情況對比,小鼠在活躍期儘管運動量增加、神經活動增強,但其平均腦血容量(CBV)卻顯著降低;而在休息期,CBV 卻異常升高,特別是在快速眼動睡眠(REM)階段達到高峰。
研究者指出,這一反常現象或許正是咖啡因透過血管和神經的不同作用靶點導致的複雜結果。神經興奮增強的同時,血管收縮反而減少供血,使得大腦需透過提高氧提取率來彌補血流減少,進一步增加代謝負擔。

圖3. 慢性咖啡因攝入改變小鼠腦血流(CBV)的晝夜節律模式,清醒狀態下CBV波動更顯著偏向光照期,夜間CBV顯著降低,表現出典型的“節律重構”效應。

睡覺中突感心跳加速?可能也是咖啡因所致
除了大腦,心臟也受到長期咖啡因攝入的影響。在該研究中,小鼠在攝入咖啡因後,心率在REM和NREM睡眠狀態下明顯升高,且心率變異性(HRV)也隨之上升,代表自主神經系統的交感活性增強,可能進一步擾亂正常的睡眠恢復過程。
簡而言之,咖啡因讓身體即便在“睡覺”時也處於“待命”狀態,削弱了真正意義上的深度休息。
你也許會問,既然REM總時長沒變,睡眠也沒有減少,為何我還是會感到累?事實上,睡眠階段的錯位,遠比睡眠總時長的減少更具破壞性!當REM聚集到凌晨——被早八鬧鐘叫醒前幾小時才剛開始,那你的大腦將無法按時完成 “修復” 。
這也解釋了現代人睡八小時依然累的謎題。在無法靈活調整起床時間的現實中,REM的延遲意味著整個大腦恢復機制被打亂,而不僅僅是失眠那麼簡單。

圖4. 慢性咖啡因攝入對心率(HR)和心率變異性(HRV)在不同睡眠狀態下的影響。圖中資料顯示,咖啡因以劑量依賴的方式,提高了清醒、NREM和REM狀態下的心率和HRV,提示其對自主神經系統的調節作用顯著增強。

咖啡因的另一面
然而,咖啡因也並非“有百害而無一利”。研究也發現,在休息期腦血流量的增加,咖啡或能促進大腦代謝廢物的清除。這一機制被稱為腦部淋巴系統(glymphatic system),其在睡眠中活躍,類似於“夜間腦部清道夫”。有研究指出,這一清除系統的功能下降與神經退行性疾病如阿爾茨海默和帕金森密切相關。咖啡因或許透過在睡眠期提升腦血流,間接增強廢物清除,從而在一定程度上具備神經保護作用。
小結
我們並非要妖魔化咖啡,畢竟無論出多少期關於咖啡的利弊推文,我們都不能阻止它已成為現代生活的一部分這個事實。
但就像研究所揭示的那樣,咖啡因並非簡單的提神工具,而是一種強效的“節律調節器”,它在潛移默化中會改變你的睡眠結構、腦血流、甚至心跳節奏。
所以,下次當你端起那杯熟悉的咖啡時,不妨多想一步:這杯咖啡的代價,可能比想象的重,而適度控制,真的很重要!或許可以試著隔天換成別的飲品,給身體一段緩衝的時間~大家覺得呢?
參考文獻:
Aframian K, Yousef Yengej D, Nwaobi S, Raman S, Faas GC, Charles A. Effects of chronic caffeine on patterns of brain blood flow and behavior throughout the sleep-wake cycle in freely behaving mice. PNAS Nexus. 2023 Sep 19;2(9):pgad303. doi: 10.1093/pnasnexus/pgad303. PMID: 37780231; PMCID: PMC10538474.
撰文|一顆
編輯 | lcc
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