Кофеманы оправдывают свое пристрастие тем, что чашечка-другая любимого напитка помогает проснуться, бодрит, делает их более внимательными, сосредоточенными, активными и работоспособными. Однако эти вполне субъективные ощущения до сих пор не имеют ясной нейробиологической корреляции. Португальские ученые из Университета Минью задались вопросом: обусловлены ли известные эффекты кофе действием одного кофеина или… это все-таки что-то другое? Исследование опыта употребления напитка со все еще «таинственными» свойствами публикует научный журнал Frontiers in Behavioral Neuroscience.
Химия зерна
Хотя все «ингредиенты» кофейного зерна (а природный кофе содержит от 70 до 100 биологически активых компонентов и до 2 000 веществ в своем составе) более-менее известны, в отношении физиологических эффектов по отдельности они изучены слабо.
В одной чашке объемом 60 мл (22 г кофе): от 30 до 200 мг кофеина, 150–400 мг микроэлементов и минералов (магний, калий, ниацин и пр.), 300–900 мг меланоидинов (придают цвет), 120–500 мг высокомолекулярных полисахаридов (пищевые волокна), 40–500 мг хлорогеновых кислот (гидроксикоричная, хининовая; влияют на вкусовые качества), 25–30 мг тригонеллина (ответственен за аромат), дитерпены кавеол и кафестол (придают горечь).
Известно, что в состав кофе входят многочисленные соединения, способные влиять на поведение человека, например, кофеин и хлорогеновые кислоты обладают доказанным психоактивным действием. Кофеин в основном является антагонистом аденозиновых рецепторов мозга А1 и А2а, что приводит к торможению высвобождения возбуждающих нейротрансмиттеров, усилению передачи дофамина через D2-рецепторы и в итоге к ускорению мозгового метаболизма и улучшению памяти. Считается, что хлорогеновые кислоты непосредственно воздействуют на работу нейронов, но вот механизмы такого воздействия еще предстоит изучить.
Множество исследований демонстрирует, что кофеин оказывает влияние на когнитивные способности и настроение, если его принимают люди, не являющиеся кофеманами, так как это влияние может снижаться из-за развития толерантности.
Ряд исследований подтверждает позитивную роль кофеина против вялости/усталости в пользу энергичности, но в отдельных работах показано, что когнитивные и эмоциональные эффекты проявляются только по прошествии 8 часов воздержания, обязательно связаны с непродолжительными периодами отказа от приема или даже мысленным внушением, что выпитый кофе подействует.
Не кофеином единым?
Информации о влиянии употребления кофе на сетевую активность мозга в действительности накоплено немного, актуальны исследования с использованием новых методов визуализации. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ), позволяющая неинвазивно изучать работу мозга человека во время выполнения определенных задач или в состоянии покоя, в контексте потребления кофе показала, что происходит активация различных корковых и подкорковых областей при гедонистической оценке кофеина и сахарина. Более того, недавние исследования свидетельствуют о влиянии кофе на функциональные связи мозга в состоянии покоя — они «перестраиваются» на повышение эффективности сетей, отвечающих за эмоциональность, бдительность и готовность действовать.
И все же вопрос, что побуждает кофеманов продолжать пить кофе, остается открытым. Португальские ученые поставили перед собой цель изучить данные фМРТ в состоянии расслабленного покоя в группе людей, для которых пить кофе — повседневная рутина, за 30 минут до и после чашки любимого напитка. Из-за известных нейрохимических эффектов употребления кофе ученые ожидали, что фМРТ-сканы покажут: после приема кофе повышается интеграция сетей, связанных с префронтальной корой, ассоциированной с исполнительной памятью, и вовлеченных в процессы самоанализа и саморефлексии. Одновременно провели дополнительный эксперимент с участием второй группы испытуемых, также состоящей из поклонников кофе, вот только вместо кофейного напитка им была предложена чашка горячей воды с таким же количеством разведенного в ней кофеина.
Употребление как чистого кофеина, так и кофе делает людей более подготовленными к переходу от отдыха к работе над задачами. Люди словно получают толчок той или иной степени интенсивности.
У выпивших кофе увеличились связи в узлах высшей зрительной сети и правой сети исполнительного контроля — эти области мозга задействованы в рабочей памяти, когнитивном контроле и целенаправленном поведении. Однако этого не происходило с участниками, принимавшими кофеин с водой. Иными словами, после употребления кофейного напитка люди демонстрировали повышенное состояние готовности к активному действию, были более чувствительными и внимательными к внешним раздражителям по сравнению с «группой кофеина».
Чтобы почувство-вать себя взбодрившимся и готовым к действию, одного кофеина недостаточно — нужно выпить ту самую пресловутую чашку кофе.
Ритуал для гедониста
«Употребление кофе уменьшало функциональную связь между соматосенсорными/моторными сетями и префронтальной корой, в то время как связь в областях высшего зрительного и правого исполнительного контроля увеличилась, но только после приема кофейного напитка. Быть может, специфичные эффекты были обусловлены такими факторами, как особый запах и вкус свежесваренного кофе, или даже психологическими ожиданиями, связанными с его употреблением?» — задается вопросом доктор Мария Пико-Перес из Университета Хайме (Испания), соавтор исследования.
Действительно, увеличение функциональной связности в высших зрительных сетях и сетях исполнительного контроля может быть вызвано иными компонентами кофе (не кофеином) или даже условиями его употребления. Средняя затылочная доля участвует в обработке зрительной информации (зрительные образы), а сеть исполнительного контроля (фронтопариетальная сеть, включающая, в частности, дорсолатеральную префронтальную кору) задействована в когнитивных функциях высокого уровня, таких как рабочая память, когнитивный контроль и поведение, направленное на достижение цели.
Наблюдение о том, что именно кофе, но не кофеин, влияет на связность в этих сетях, интересно, поскольку прямо указывает на воображаемые ощущения, порождающие удовольствие (эти же процессы наблюдаются в отношении других стимулов, например музыки), которые, по-видимому, зависят не от нейрохимических воздействий кофеина на аденозиновые рецепторы, а скорее от сенсорного опыта при употреблении кофе, определяемого взаимодействием множества соединений, присутствующих в этом напитке.
Итак, трудно отрицать, что кофе оказывает на мозг куда более сложное действие, чем просто временное «залегание» кофеина на аденозиновые рецепторы. Здесь целая магия, включающая оттенки вкуса и аромата, психологическое ожидание бодрящего эффекта, эстетику ритуала и гедонистическое предвкушение особенного удовольствия… Но вот что вызывает недоумение — так это неучастие в исследовании альтернативной группы, которая употребляла бы кофе без кофеина, для чистоты эксперимента. Да и исключить эффект плацебо от приема кофе в испытаниях на самом деле нетрудно. Уж очень хочется разгадать все тайны без остатка (или осадка), помешивая густую пенку крепчайшего эспрессо…