在整个睡-醒周期(sleep-wake cycle)中，咖啡因会对机体的神经血管活性和行为产生重大影响。

  一篇发表在国际杂志PNAS Nexus上题为“Effects of chronic caffeine on patterns of brain blood flow and behavior throughout the sleep-wake cycle in freely behaving mice”的研究报告中，来自加州大学洛杉矶分校David Geffen医学院等机构的科学家们通过研究发现，长期摄入咖啡因或许会对小鼠机体的睡眠模式和大脑血流量产生惊人的影响，甚至在睡眠过程中还会增加其大脑的血流量。

  这项研究中，研究人员使用了一种微创的芯片和视频记录系统进行研究，该系统能促使小鼠保持自由活动，同时还能长时间记录其生理和行为参数，其记录时间从几周到数月不等，这种长时段的数据收集使得研究人员得以分析长期摄入咖啡因对睡眠时间(包括快速眼动睡眠，REM睡眠)以及觉醒和睡眠状态下大脑血流量的影响。

  研究者发现，小鼠在清醒阶段的后期会出现短暂的“午睡”(siesta)，而长期摄入咖啡因就会消除这种午睡并能巩固清醒阶段的觉醒状态，使REM睡眠的启动时间相对于自然光照周期推迟多达两小时。

  有趣的是，尽管咖啡因导致小鼠入睡时间延后，但清醒时摄入咖啡因的小鼠会睡得更踏实，其机体非快速眼动睡眠和快速眼动睡眠的总量并不会因为其睡得更晚而发生变化。

  咖啡因摄入的小鼠在清醒时大脑血流量有所下降，而睡眠时则显著升高，打破了常规状态下清醒高血流、睡眠低血流的模式。值得注意的是，快速眼动睡眠阶段作为特例，即使在无任何肢体活动的情况下，大脑血流量亦会急剧攀升。而长期摄入咖啡因进一步强化了这一规律，使得清醒时脑血流量下降，睡眠时却显著增加。

  长期摄入咖啡因或会改变机体的睡眠模式并增加大脑的血流量

  图片来源：PNAS Nexus (2023). DOI:10.1093/pnasnexus/pgad303

  本项研究成果意义重大。这些小鼠(或许还有一些人类)或许能被遗传编码从而在觉醒状态下发生“午睡”。小鼠会通过睡得更踏实和睡懒觉来补偿睡眠开始时的延迟，由于大多数小鼠实际上无法通过睡懒觉来补偿睡眠开始的延迟，这或许就能解释咖啡因会降低睡眠质量的观点。

  快速眼动睡眠与大脑血流量的急剧增加有关，而咖啡因则会增加大脑的血流量，在摄入咖啡因期间大脑的血流量会在非快速眼动睡眠期间发生增加。研究者表示，这些现象提示我们，咖啡因所产生的神经保护效应(尤其是抵御诸如帕金森疾病等人类神经变性疾病)，可能与睡眠期间的到血流量增加有关，而这一过程有助于加速清除大脑的代谢废物。

  综上所述，本研究揭示了咖啡因对生物体睡-醒周期内在特性的崭新影响层面。长期饮用咖啡因不仅会提高睡眠阶段大脑的血流量，而且这一现象可能揭示了咖啡因通过激活大脑废物清除的血管通路，进而发挥潜在神经保护作用的生理机制。这些发现不仅丰富了我们对咖啡因生物效应的认知，也为探究其在维护脑健康、优化睡眠质量与神经保护功能之间的复杂关系提供了全新的理论视角。

  参考文献：

  Kimiya Aframian, Dmitri Yousef Yengej, Sinifunanya Nwaobi, et al. Effects of chronic caffeine on patterns of brain blood flow and behavior throughout the sleep-wake cycle in freely behaving mice, PNAS Nexus (2023). DOI:10.1093/pnasnexus/pgad303