长期饮用咖啡对大脑功能连接的影响：葡萄牙米尼奥大学研究揭示咖啡与压力、焦虑的关系

起点蛋糕最近提出了一个新词——延长休假，这意味着五一假期后面临延长休假的工人们只能靠一杯又一杯的咖啡来度过艰难的周六。

不得不说，咖啡是上班族永远的神~~~

然而，喝了这么多年咖啡，你有没有想过为什么咖啡可以帮助你提神呢？你有没有想过长期喝咖啡对大脑网络的影响？妈的，反正我从来没有想过七点草……

但！真的有高手研究过！ ！ ！

葡萄牙米尼奥大学Nuno Sousa团队在《分子精神病学》杂志上发表重要研究成果[1]。他们发现，经常喝咖啡可以改变大脑功能连接，而且改变的程度与咖啡摄入的频率密切相关；但它也会增加压力。水平，也与男性焦虑有关。

这项研究区分了经常喝咖啡的人和不经常喝咖啡的人的大脑差异，并在一定程度上为咖啡如何改善运动控制、警觉性、帮助学习和记忆提供了机制层面的答案。 （就像打开了新世界的大门）

尽管咖啡风靡全球且历史悠久，但要找到其对人类大脑长期影响的全面表征确实不容易。

临床上有一种非侵入性方法——功能磁共振成像（fMRI），可以研究人脑在执行不同任务/休息时的功能状态。然而，之前的许多研究都使用功能磁共振成像来检测咖啡因摄入对大脑的急性影响。

例如，在视觉运动任务期间，咖啡因被发现会导致不同皮质和皮质下区域的血氧依赖水平（BOLD）信号增加[2]；在言语工作记忆任务期间，咖啡因相关的前额叶和扣带回会带来增加的 BOLD 激活 [3-4]；而咖啡因引起的大脑熵的增加可能意味着大脑处理能力的增加[5]。

知识点：BOLD信号反映了活动区域血氧含量和血流量的变化。该区域神经元的激活降低了该区域血管的含氧量，脑血流随后补充新鲜的含氧血流。最终，新鲜含氧血液的过量供应导致 BOLD 信号增加。

只有少数研究探讨了咖啡因对静态功能连接 (FC) 的急性影响，并揭示了咖啡因诱导 FC 减少的总体趋势 [6-7]。

然而，长期摄入咖啡对大脑结构和功能的慢性影响却非常缺乏。毕竟，如果你想探索咖啡的长期影响，你不是简单地找到喝咖啡的人，而是需要聚集经常喝咖啡的人和不经常喝咖啡的人。聚集在一起进行研究。

Nuno Sousa团队发现，只有一篇2002年发表在《NeuroImage》上的文献有相关报道[8]。研究人员揭示了不同咖啡饮用习惯与视觉皮层中 BOLD 信号之间的联系；但不幸的是，他们无法进一步探索咖啡对大脑功能连接和静息状态网络的影响。

因此，Nuno Sousa 团队决定自己进行研究。他们招募了 2 组志愿者，即习惯喝咖啡组（CD，N=31，每天至少一杯咖啡）和非习惯喝咖啡组（NCD，N=24，少于 1 杯咖啡）每周）。

由于要探讨咖啡的长期影响，志愿者在评估前3小时避免喝咖啡，以避免咖啡的急性影响。

接下来，认证心理学家对志愿者进行访谈，收集基线数据、咖啡饮用习惯等，并通过DASS-21量表评估他们的心理状态。随后，志愿者接受了核磁共振检查。 NCD组在第一轮检查后喝了一杯50mL咖啡，30分钟后进行另一轮检查。

那么如何处理和分析获得的海量MRI数据呢？

Nuno Sousa团队使用了3种分析方法：1）独立分量分析（ICA），2）基于网络的统计（NBS），3）领先特征向量动力学分析（Leading Eigenvector Dynamics Analysis，LEiDA）。

从ICA分析发现，静息状态下CD组的体感网络和边缘网络的功能连接（FC）显着低于NCD组，这意味着CD组具有更好的运动控制能力和警觉性。

咖啡喝得越多，FC下降得越多，完美的负相关关系~

NBS 的分析揭示了大脑网络受到习惯性咖啡消费的影响。这种广泛的低FC网络，包括小脑、皮质下（纹状体和丘脑）和运动皮质区域，与之前报道的急性咖啡因摄入一致。效果部分一致。

丘脑（节点＃262和＃126），小脑（左前小脑＃245和双侧扁桃体＃238和＃119），右侧中央后回（＃33），左侧颞中回（＃197），左侧中央前回（＃160） ）、双侧尾状核（#260 和 #122）和壳核（#124 和第261章 受咖啡影响最大

LEiDA分析显示，CD组中某个特定状态（PL状态4）占据较长时间，包括小脑、视觉网络中的大量节点，以及多个皮质下节点，如双侧丘脑和海马旁回。

研究还发现，患有克罗恩病的人在多个区域的动态活动增加，这有助于减少“走神”并提高注意力、学习和记忆能力。

通过动态FC分析，发现一个功能子系统（图3A，PL状态4）在CD中（图3B，17.95±18.32秒）比在喝咖啡前的NCD中（8.95±6.13秒）持续更长的时间。

神奇的是，上述所有变化都与咖啡摄入频率密切相关，非传染性疾病人群在喝咖啡后也会出现类似的变化，这表明咖啡具有在短时间内引起大脑变化的能力。

当NunoSousa团队关注咖啡摄入量与志愿者心理（压力、焦虑、抑郁）之间的关系时，他们发现CD组的压力水平较高，而且压力水平与咖啡摄入频率呈正相关。有趣的是，研究还表明男性的焦虑水平与咖啡消费频率之间存在相关性。

没想到，原来男性焦虑程度和咖啡摄入频率之间有着不解之缘~

尽管如此，咖啡和压力之间的因果关系仍然很难推断。可能是咖啡摄入量增加会增加压力和焦虑水平，也可能是高压力和焦虑水平导致咖啡摄入量增加。

丹麦哥本哈根大学的 JW Langer 评论道[9]，习惯性摄入咖啡可能与较高水平的压力和焦虑有关。虽然这是一种关联而不是因果关系，但它提醒我们咖啡是一把双刃剑。

参考：

[1]Magalhães R、Picó-Pérez M、Esteves M 等。习惯喝咖啡的人表现出独特的大脑功能连接模式[在线发布，2021 年 4 月 20 日印刷]。摩尔精神病学。 2021；10.1038/s41380-021-01075-4。 doi：10.1038/s41380-021-01075-4。

[2]朴CA，康CK，孙YD，等。咖啡因摄入对皮质区域的影响：功能成像研究。磁共振成像。 2014；32(4)：366-371。 doi：10.1016/j.mri .2013.12.018。

[3]Haller S、Montandon ML、Rodriguez C 等人。咖啡因对认知衰退早期阶段工作记忆相关网络激活模式的影响。神经放射学。 2017；59(4):387-395。 doi：10.1007/s00234 -017-1803-5。

[4] Koppelstaetter F、Poeppel TD、Siedentopf CM 等。咖啡因会调节言语工作记忆过程吗？功能磁共振成像研究。神经影像。 2008；39(1)：492-499。 doi：10.1016/j.neuroimage.2007.08。 037.

[5]常东，宋东，张J，尚Y，葛Q，王Z。咖啡因引起静息脑熵的广泛增加。科学报告，2018；8(1)：2700。 2018 年 2 月 9 日发布。doi：10.1038/s41598-018-21008-6。

[6] Tal O，Diwakar M，Wong CW，等。咖啡因引起的全球静息态 BOLD 连接性下降反映了 MEG 连接性的广泛下降。前嗡嗡声神经科学。 2013；7:63。 2013 年 3 月 4 日发布。doi：10.3389/fnhum.2013.00063。

[7]Wong CW，Olafsson V，Tal O，刘TT。反相关网络、全局信号回归以及咖啡因对静息态功能 MRI 的影响。神经影像。 2012；63(1)：356-364。 doi：10.1016/j.neuroimage.2012.06.035。

[8] Laurienti PJ、Field AS、Burdette JH、Maldjian JA、Yen YF、Moody DM。饮食中咖啡因的摄入量会调节功能磁共振成像测量。神经影像。 2002；17(2)：751-757。

[9]

本文作者 |达维娜