每天喝幾杯咖啡比較好？一杯？兩杯？三杯？或更多？有許多研究說一天喝兩三杯咖啡，會產生不錯的健康效益。不過，如果是常常覺得睡不好的人，可能得考慮節制一下咖啡了。因為，咖啡因的增強效果，會讓你的大腦即使在休息期間也依然加班運作。
咖啡會改變睡眠時大腦的運作模式
近期的一項研究指出，咖啡因不只是延長入睡時間、或讓睡眠變得很淺，而是會將原本應該休息的大腦，變得過度活躍，進入類似清醒高峰狀態的「高複雜度」模式，使神經網絡運作接近極限效率，轉向所謂的「臨界狀態」。在這狀態下，大腦具有最佳的資訊處理能力，神經網絡的運作效率與複雜度達到最高。但，如果我們是在睡眠時讓大腦進入「臨界狀態」，就可能會讓睡眠品質遭到嚴重破壞。
咖啡因如何干擾睡眠？
過去的研究通常只注意到咖啡因讓人難以入睡或讓睡眠變得較淺，但這最新研究進一步發現，咖啡因會改變大腦活動的複雜性與節律，尤其是在深層睡眠階段（也就是非快速動眼期睡眠，NREM睡眠）。研究人員透過「睡眠腦電圖」觀察發現，當人們攝取200毫克咖啡因（約兩杯咖啡）後，大腦活動的複雜度與「熵值」（entropy，一種衡量訊號複雜度的指標）明顯增加。即使你已經入睡，大腦仍處於活躍狀態。
咖啡因讓睡眠中的腦波呈現出與清醒狀態相似的複雜模式，這表示神經細胞間持續進行大量資訊處理，而非原本應該發生的「休息與修復」。研究更進一步發現，這種咖啡因導致的腦波複雜性上升，甚至可以被機器學習演算法以75%的準確度區分出來，也就是說，咖啡因不只是讓你睡不好，而是從根本上改變了睡眠的本質。
你的大腦需要睡眠來修復
為什麼大腦在睡眠時需要進入「休息狀態」？睡眠並不只是讓你消除疲勞，更重要的是記憶鞏固、細胞修復以及清除腦內毒素。如果這些功能長期無法正常運作，可能導致認知能力下降、體重增加、高血壓、糖尿病甚至憂鬱症。
研究發現，咖啡因造成的腦波活躍狀態，在NREM睡眠中最明顯。NREM睡眠是睡眠周期中負責記憶固化和神經修復的關鍵階段，這是深層、具恢復性的階段，通常大腦活動較低，若此階段受到干擾，可能直接影響你白天的記憶力與注意力表現。
此外，研究中還特別分析了一種稱為「臨界性（criticality）」的腦波特徵。大腦處於臨界狀態時，能以最有效率的方式處理資訊，但這通常發生在清醒狀態，若睡眠中也呈現臨界狀態，意味著大腦無法好好休息，長期下來可能導致認知功能退化或疾病風險增加。
年輕人受咖啡因影響最大
這項研究還發現，咖啡因對不同年齡層的人影響程度有很大差異。在睡眠期間的大腦，年輕人（20至27歲）比中年人（41至58歲）更容易受到咖啡因影響。
這可能與年輕人大腦內「腺苷受體」密度較高有關。腺苷是大腦中調控睡意的重要分子，咖啡因透過「與腺苷受體結合並抑制其作用」，達到提神效果。年輕人的腦內受體數量更多，咖啡因作用的目標也就更多，因此咖啡因對他們的睡眠干擾效應更顯著。
相對地，中年人大腦中的腺苷受體密度隨著年齡增長而降低，咖啡因的作用目標減少，影響程度也跟著降低。因此，雖然許多中年人覺得自己對咖啡因的敏感度已降低，但事實上，他們的睡眠品質仍可能受到長期累積的影響，只是不如年輕人那麼劇烈而已。
咖啡因如何影響大腦的「興奮－抑制平衡」？
研究進一步探討咖啡因對大腦活動的影響機制，發現咖啡因除了阻斷腺苷訊號之外，也會增加多巴胺、正腎上腺素等神經傳導物質的釋放，同時調節GABA與麩胺酸系統的平衡。GABA是一種主要的抑制性神經傳導物質，當其活性降低時，大腦整體的興奮性就會增加。
這樣的改變會讓大腦的神經動態從原本睡眠時以「抑制主導」的狀態，轉變為「興奮主導」的狀態，也就是更接近臨界狀態。雖然短期來看，大腦的興奮度提高可能讓你覺得精神更好，但如果這種情況在睡眠中持續出現，便會嚴重影響睡眠的修復功能。
如何知道自己咖啡喝太多了？
如果你發現自己長期有睡眠困擾，即使感覺已經習慣咖啡因，但白天仍經常覺得疲憊或記憶力不佳，可能正是咖啡因在睡眠期間持續干擾大腦修復功能的徵兆。
如果病人有喝咖啡習慣，我會建議中午以後不要喝咖啡，同時要注意，喝咖啡是否會增加心悸、胸悶的感覺，避免因為喝咖啡導致交感神經過度亢奮。
下一次，你睡不好時，不妨回想一下，或許你午餐後多喝了那一杯咖啡？
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