Mulți oameni toarnă grozav o ceașcă de cafea dimineața pentru a se trezi. Dar exact câtă cantitate de cofeină ar trebui să consumi - și când ar trebui să o iei - pentru a atinge vigilența „de vârf”?
Un nou algoritm își propune să răspundă la această întrebare.
Algoritmul, dezvoltat de cercetătorii armatei americane, ține cont de programele de somn ale oamenilor și identifică cantitatea de cofeină pe care ar trebui să o consume și când, pentru a obține o alertă optimă.
Cercetătorii au descoperit că, folosind acest algoritm, aceștia ar putea îmbunătăți performanțele oamenilor într-o sarcină de atenție cu până la 64%, chiar dacă oamenii consumau aceeași cantitate totală de cofeină ca și înainte. (Algoritmul poate recomanda, de exemplu, o cantitate specifică de cofeină la un moment dat, și apoi o cantitate diferită mai târziu în zi.) Studiul a mai constatat că, urmând programul de dozare al algoritmului, oamenii ar putea reduce consumul de cofeină cu până la până la 65 la sută și totuși obțin același nivel de performanță.
„Am dezvoltat algoritmi care funcționează împreună, iar ei ne permit, în esență, să determinăm, la nivel individual, când și cât de mult ar trebui să ia individul cafeină pentru a atinge performanțele maxime la momentul dorit, pentru durata dorită”, a declarat autorul principal al studiului Jaques Reifman, director al DoD Biotehnologiei Institutului de aplicații software de înaltă performanță de calcul din cadrul Armatei SUA Cercetări Medicale și Comandamentul Materiel din Fort Detrick, Maryland.
De exemplu, dacă sunteți un student care a fost lipsit de somn în ultima săptămână în timp ce se înghesuie pentru un examen care urmează, algoritmul își propune să vă spună când să luați cofeina ", astfel încât să fiți cât mai alert în timpul examenului", spune Reifman a spus Știința în direct.
Cercetătorii și-au folosit deja tehnologia pentru a dezvolta un instrument bazat pe web și o aplicație pentru smartphone, denumită 2B ‐ Alert, care poate prezice alertarea unei persoane pe baza timpului de somn și a consumului de cofeină. Instrumentul web oferă un rezultat pentru „Joe mediu”, în timp ce aplicația pentru smartphone află de-a lungul timpului cum răspunde un individ la privarea de somn și cofeină, a spus Reifman.
În prezent, versiunea 2B-Alert disponibilă publicului nu le spune oamenilor când și cât de multă cafeină trebuie să ia pentru a atinge performanțele maxime. Acest aspect al lucrării este încă validat în studiile asupra soldaților din SUA.
În cele din urmă, deși lucrarea este dezvoltată pentru militari, Reifman speră că poate beneficia și de publicul laic, inclusiv lucrători pe ture, controlori de trafic aerian și chiar studenți care se înghesuie pentru un test. „Toți suferim de privare de somn” din când în când, a spus Reifman.
Cofeina și sincronizarea
Eficiența cofeinei nu depinde doar de cât de mult consumi, ci atunci când o consumi - pentru o persoană lipsită de somn, o singură ceașcă de cafea dimineața poate să nu prevină somnolența mai târziu în zi.
Anterior, cercetătorii au dezvoltat un model matematic, numit modelul unificat al performanței (UMP), care putea prezice efectele pierderii de somn și a consumului de cofeină asupra performanței unei persoane. Dar acest model nu le-a spus oamenilor exact când și câtă cantitate de cofeină trebuie să ia pentru a atinge performanțele maxime.
Pentru a rezolva această problemă, cercetătorii au combinat UMP cu un „algoritm de optimizare”. Noul algoritm a folosit programul de somn al unei persoane ca intrare și a oferit o „strategie de dozare a cofeinei” (când și câtă cantitate de cafeină să ia) ca ieșire.
Cercetătorii și-au testat apoi algoritmul folosind date din studiile anterioare privind eficacitatea cofeinei la persoanele lipsite de somn. În aceste studii anterioare, oamenii au fost lipsiți de somn pentru anumite perioade de timp și li s-au administrat doze specifice de cafeină. Apoi, cercetătorii au măsurat cât de bine și-a îmbunătățit performanța cafeinei într-o sarcină simplă care a măsurat atenția și timpul de reacție.
În noul studiu, cercetătorii au efectuat simulări pe computer pentru a examina performanțele oamenilor folosind strategiile de dozare a cofeinei din studiile inițiale, precum și strategiile de dozare determinate de noul algoritm.
Ei au descoperit că strategiile de dozare din noul algoritm ar putea îmbunătăți performanțele oamenilor cu 16 până la 64% și ar putea reduce consumul total de cofeină cu 17 până la 65%, comparativ cu studiile anterioare.
Cum a fost posibil acest lucru? De exemplu, într-un studiu, participanții au consumat 400 de miligrame de cofeină în același timp în fiecare zi, timp de cinci zile, pentru un total de 2.000 mg. Dar, deoarece participanții au fost lipsiți de somn - obținând doar 5 ore de somn pe noapte - au acumulat treptat o „datorie de somn” care le-a rănit performanța, în special mai târziu în zi. Așadar, algoritmul de optimizare a determinat că participanții au nevoie de mai multă cofeină mai târziu în săptămână (în special mai târziu în timpul zilei) - și mai puțină cofeină la începutul săptămânii - pentru a-și optimiza performanța.
În timp ce studiul actual a fost retrospectiv (adică a folosit date anterioare), cercetătorii planifică un alt studiu care va testa algoritmul în timp real. În acest viitor studiu, soldații vor fi lipsiți de somn pentru o anumită perioadă de timp. Aproape de jumătatea acestei perioade, algoritmul va determina câtă cantitate de cofeină are nevoie de fiecare solider și la ce oră, astfel încât să atingă cel puțin un anumit nivel de vigilență, a spus Reifman.
Reifman a spus că algoritmul de optimizare ar trebui să fie disponibil pe platforma 2B-Alert cândva înainte de sfârșitul anului.
