젊은층 영향 커…카페인이 베타뇌파 증가시켜

새로운 연구에 따르면 카페인은 단순히 에너지 수치에만 영향을 미치는 것이 아니라, 특히 20대의 경우 수면 중 뇌 기능에도 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다.

캐나다의 연구자들은 잠자리에 들기 전에 카페인을 섭취하면 뇌가 밤새 더 활동적인 상태를 유지할 수 있다고 밝혔다.

최근 Nature Communications Biology 저널에 게재된 이 연구에서는 전기뇌파(EEG)와 인공지능을 사용하여 카페인이 휴식 중에 뇌의 행동을 어떻게 변화시키는지 조사했다.

이 연구의 주 저자인 미국 몬트리올 대학교의 Philipp Thölke 박사는 보도 자료에서 "통계 분석과 인공지능을 사용하여 신경 활동의 미묘한 변화를 확인한 결과 카페인은 뇌 신호의 복잡성을 증가시켰으며, 특히 기억 강화와 인지 회복에 중요한 비급속 눈 움직임(non-rapid eye movement, NREM) 수면 단계에서 신경 활동이 더욱 역동적이고 예측 불가능하게 나타났다."고 강조했다.

공동 저자로 몬트리올대학교 심리학 교수이자 인지 및 계산 신경과학 연구실 소장인 Karim Jerbi 박사는 “카페인이 뇌 신호의 복잡성을 증가시킨다. 또한 ‘임계성(criticality)’도 증가시켰다. 임계성은 질서와 혼돈 사이에서 균형을 이루는 뇌의 상태를 말한다."고 설명했다,

그는 보도 자료에서 "이 상태에서 뇌는 최적으로 기능한다. 뇌는 정보를 효율적으로 처리하고, 빠르게 적응하고, 학습하고, 민첩하게 결정을 내릴 수 있다. 하지만 수면 중에는 그런 각성 상태가 그다지 이상적이지 않다.“고 설명했다.

캐나다 수면 및 생체리듬 네트워크(Canadian Sleep and Circadian Network) 소장이자 연구 공동 책임자인 Julie Carrier 박사는 "카페인은 뇌를 자극하여 더욱 깨어 있고, 기민하며, 반응성이 높은 임계 상태로 만든다. 카페인은 낮에는 집중력 향상에 도움이 되지만, 밤에는 휴식을 방해할 수 있다. 뇌가 제대로 이완되거나 회복되지 않기 때문이다."라고 덧붙였다.

이러한 효과를 연구하기 위해 연구진은 건강한 성인 40명이 잠자는 동안 관찰했다. 참가자들은 카페인 캡슐이나 위약을 각각 다른 날 밤, 즉 취침 3시간 전과 취침 1시간 전에 복용했다.

그 결과 카페인이 베타 뇌파(보통 정신적 참여와 각성과 관련됨)를 증가시키고 세타파와 알파파와 같이 깊고 회복적인 수면과 관련된 느린 뇌파를 약화시킨다는 것을 발견했다.

Jerbi 박사는 "이러한 변화는 수면 중에도 카페인의 영향으로 뇌가 더 활성화되고 회복력이 떨어지는 상태를 유지한다는 것을 보여준다. 뇌의 리드미컬한 활동의 ​​변화는 카페인이 밤 동안 뇌가 회복하는 효율성에 영향을 미치는 이유를 설명하는 데 도움이 될 수 있으며, 잠재적으로 기억 처리에 영향을 미칠 수 있다"고 설명했다.

카페인의 영향은 41~58세의 중년 성인에 비해 20~27세의 젊은 층에서 특히 강했다.

연구팀은 “이러한 차이는 하루 종일 축적되어 졸음을 유발하는 화학 물질인 뇌의 아데노신 수용체 변화 때문일 수 있다. 카페인은 아데노신 수용체를 차단하여 깨어 있게 하지만 젊은 성인은 이 수용체가 더 많기 때문에 자극제의 효과가 더 강하다.”라고 보고했다.

Carrier 박사는 "아데노신 수용체는 나이가 들면서 자연스럽게 감소하여 카페인이 수용체를 차단하고 뇌의 복잡성을 개선하는 능력이 감소한다. 이것이 중년 참가자들에게 관찰된 카페인의 효과 감소를 부분적으로 설명할 수 있다."라고 말했다.

연구팀은 “카페인은 특히 피로 해소를 위한 일상적인 솔루션으로 매우 널리 사용되고 있기 때문에 카페인이 뇌 건강에 미치는 장기적인 영향을 이해하고, 다양한 연령대에 맞는 개인화된 권장 사항을 제시하기 위한 추가 연구가 필요하다.”고 제안했다.