Cameron Merritt
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2027
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Molte persone si versano intontite una tazza di caffè al mattino per svegliarsi. Ma esattamente quanta caffeina dovresti consumare - e quando dovresti prenderla - per raggiungere la "massima vigilanza"?
Un nuovo algoritmo mira a rispondere a questa domanda.
L'algoritmo, sviluppato dai ricercatori dell'esercito americano, tiene conto dei programmi di sonno delle persone e identifica quanta caffeina dovrebbero consumare e quando, per ottenere una vigilanza ottimale. [10 fatti interessanti sulla caffeina]
I ricercatori hanno scoperto che, utilizzando questo algoritmo, potevano migliorare le prestazioni delle persone in un'attività di attenzione fino al 64%, anche se le persone consumavano la stessa quantità totale di caffeina di prima. (L'algoritmo può raccomandare, ad esempio, una quantità specifica di caffeina in una volta, e poi una quantità diversa nel corso della giornata.) Lo studio ha anche scoperto che, seguendo il programma di dosaggio dell'algoritmo, le persone potrebbero ridurre il loro consumo di caffeina fino a al 65 percento e ottenere comunque lo stesso livello di prestazioni.
"Abbiamo sviluppato algoritmi che funzionano insieme e ci consentono essenzialmente di determinare, a livello individuale, quando e quanto l'individuo dovrebbe assumere caffeina per raggiungere le massime prestazioni al momento desiderato, per la durata desiderata", ha detto l'autore senior dello studio Jaques Reifman, direttore del DoD Biotechnology High Performance Computing Software Applications Institute presso l'US Army Medical Research and Materiel Command a Fort Detrick, Maryland.
Ad esempio, se sei uno studente che è stato privato del sonno nell'ultima settimana mentre si preparava a un esame imminente, l'algoritmo mira a dirti quando assumere la caffeina "in modo che tu sia il più vigile possibile durante l'esame", Reifman detto .
I ricercatori hanno già utilizzato la loro tecnologia per sviluppare uno strumento basato sul web e un'app per smartphone, chiamata 2B ‐ Alert, in grado di prevedere la vigilanza di una persona in base al tempo di sonno e al consumo di caffeina. Lo strumento web fornisce un risultato per il "Joe medio", mentre l'app per smartphone apprende nel tempo come un individuo risponde alla privazione del sonno e alla caffeina, ha detto Reifman.
Attualmente, la versione pubblicamente disponibile di 2B-Alert non dice alle persone quando e quanta caffeina assumere per ottenere le massime prestazioni. Questo aspetto del lavoro è ancora in fase di convalida negli studi sui soldati statunitensi.
In definitiva, sebbene il lavoro venga sviluppato per i militari, Reifman spera che possa anche avvantaggiare il pubblico laico, compresi i turnisti, i controllori del traffico aereo e persino gli studenti che si riempiono di prove. "Tutti noi soffriamo di privazione del sonno" di tanto in tanto, ha detto Reifman.
Lo studio è stato pubblicato il 28 maggio sul Journal of Sleep Research.
Caffeina e tempismo
L'efficacia della caffeina dipende non solo da quanto si consuma, ma da quando la si consuma: per una persona priva di sonno, una singola tazza di caffè al mattino potrebbe non prevenire la sonnolenza nel corso della giornata.
In precedenza, i ricercatori hanno sviluppato un modello matematico, chiamato modello unificato di prestazioni (UMP), che potrebbe prevedere gli effetti della perdita di sonno e del consumo di caffeina sulle prestazioni di una persona. Ma questo modello non diceva alle persone esattamente quando e quanta caffeina dovevano assumere per raggiungere le loro massime prestazioni.
Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno combinato l'UMP con un "algoritmo di ottimizzazione". Il nuovo algoritmo ha utilizzato il programma del sonno di una persona come input e ha fornito una "strategia di dosaggio della caffeina" (quando e quanta caffeina assumere) come output.
I ricercatori hanno quindi testato il loro algoritmo utilizzando i dati di studi precedenti sull'efficacia della caffeina su persone che erano private del sonno. In questi studi precedenti, le persone erano private del sonno per un certo periodo di tempo e ricevevano dosi specifiche di caffeina. Quindi, i ricercatori hanno misurato quanto bene la caffeina ha migliorato le loro prestazioni su un compito semplice che misurava l'attenzione e il tempo di reazione.
Nel nuovo studio, i ricercatori hanno eseguito simulazioni al computer per esaminare le prestazioni delle persone utilizzando le strategie di dosaggio della caffeina negli studi originali, nonché le strategie di dosaggio determinate dal nuovo algoritmo.
Hanno scoperto che le strategie di dosaggio del nuovo algoritmo potrebbero migliorare le prestazioni delle persone dal 16 al 64 percento e ridurre il consumo totale di caffeina dal 17 al 65 percento, rispetto agli studi precedenti.
Come è stato possibile? Ad esempio, in uno studio, i partecipanti hanno consumato 400 milligrammi di caffeina alla stessa ora ogni giorno, per cinque giorni, per un totale di 2.000 mg. Ma poiché i partecipanti erano privati del sonno - ottenendo solo 5 ore di sonno a notte - hanno gradualmente accumulato un "debito di sonno" che ha danneggiato le loro prestazioni, in particolare nel corso della giornata. Quindi l'algoritmo di ottimizzazione ha determinato che i partecipanti avevano bisogno di più caffeina più avanti nella settimana (in particolare nel corso della giornata) e meno caffeina all'inizio della settimana per ottimizzare le loro prestazioni.
Sebbene l'attuale studio fosse retrospettivo (nel senso che utilizzava dati precedenti), i ricercatori stanno pianificando un altro studio che testerà l'algoritmo in tempo reale. In questo studio futuro, i soldati saranno privati del sonno per un certo periodo di tempo. Circa a metà di questo periodo, l'algoritmo determinerà la quantità di caffeina di cui ogni soldato ha bisogno e a che ora, in modo che raggiungano almeno un certo livello di vigilanza, ha detto Reifman.
Reifman ha affermato che l'algoritmo di ottimizzazione dovrebbe essere disponibile sulla piattaforma 2B-Alert prima della fine dell'anno.
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