Πολλοί άνθρωποι χύνονται γρήγορα ένα φλιτζάνι καφέ το πρωί για να ξυπνήσουν. Αλλά ακριβώς πόση ποσότητα καφεΐνης πρέπει να καταναλώσετε - και πότε πρέπει να το πάρετε - για να επιτύχετε την "μέγιστη" εγρήγορση;
Ένας νέος αλγόριθμος στοχεύει να απαντήσει σε αυτή την ερώτηση.
Ο αλγόριθμος, που αναπτύχθηκε από τους Αμερικανούς ερευνητές του Στρατού, λαμβάνει υπόψη τα προγράμματα ύπνου των ανθρώπων και προσδιορίζει πόση καφεΐνη πρέπει να καταναλώνει και πότε, για να επιτύχει τη βέλτιστη εγρήγορση.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι, χρησιμοποιώντας αυτόν τον αλγόριθμο, θα μπορούσαν να βελτιώσουν την απόδοση των ανθρώπων σε ένα έργο προσοχής έως και 64%, παρόλο που οι άνθρωποι καταναλώνουν την ίδια συνολική ποσότητα καφεΐνης όπως και πριν. (Ο αλγόριθμος μπορεί να συστήσει για παράδειγμα μια συγκεκριμένη ποσότητα καφεΐνης ταυτόχρονα και στη συνέχεια μια διαφορετική ποσότητα αργότερα την ημέρα.) Η μελέτη διαπίστωσε επίσης ότι ακολουθώντας το πρόγραμμα δοσολογίας του αλγορίθμου, οι άνθρωποι θα μπορούσαν να μειώσουν την κατανάλωση καφεΐνης τους στο 65% και εξακολουθούν να επιτυγχάνουν το ίδιο επίπεδο απόδοσης.
"Αναπτύξαμε αλγόριθμους που λειτουργούν μαζί και ουσιαστικά μας επιτρέπουν να καθορίσουμε σε ατομικό επίπεδο πότε και πόσο το άτομο πρέπει να παίρνει την καφεΐνη για να επιτύχει κορυφαία απόδοση στον επιθυμητό χρόνο για την επιθυμητή διάρκεια" Reifman, διευθυντής του Ινστιτούτου Εφαρμογών Λογισμικού Υψηλών Επιδόσεων Βιοτεχνολογίας DoD στην Ιατρική Έρευνα των Ηνωμένων Πολιτειών και της Διοίκησης Υλικών στο Fort Detrick, Maryland.
Για παράδειγμα, εάν είστε φοιτητής που έχει στερηθεί τον ύπνο την περασμένη εβδομάδα, ενώ είναι γεμάτος συνηγορία για μια επερχόμενη εξέταση, ο αλγόριθμος στοχεύει να σας πει πότε πρέπει να παίρνετε καφεΐνη "ώστε να είστε όσο το δυνατόν πιο συναγερμός κατά τη διάρκεια της εξέτασης", Reifman είπε στην Live Science.
Οι ερευνητές έχουν ήδη χρησιμοποιήσει την τεχνολογία τους για να αναπτύξουν ένα εργαλείο που βασίζεται στο διαδίκτυο και μια εφαρμογή smartphone, η οποία ονομάζεται 2B-Alert, η οποία μπορεί να προβλέψει την επαγρύπνηση ενός ατόμου με βάση τον χρόνο ύπνου και την κατανάλωση καφεΐνης. Το εργαλείο ιστού παρέχει ένα αποτέλεσμα για το "μέσο Joe", ενώ η εφαρμογή smartphone μαθαίνει με το πέρασμα του χρόνου πώς ένα άτομο ανταποκρίνεται σε στέρηση ύπνου και καφεΐνη, δήλωσε ο Reifman.
Επί του παρόντος, η δημοσίως διαθέσιμη έκδοση του 2B-Alert δεν λέει στους ανθρώπους πότε και πόση ποσότητα καφεΐνης να πάρει για να επιτύχει κορυφαία απόδοση. Αυτή η πτυχή του έργου εξακολουθεί να επικυρώνεται σε μελέτες για στρατιώτες των ΗΠΑ.
Τελικά, αν και οι εργασίες αναπτύσσονται για τους στρατιωτικούς, ο Reifman ελπίζει ότι μπορεί επίσης να ωφελήσει το λαϊκό κοινό, συμπεριλαμβανομένων των εργαζομένων σε βάρδιες, των ελεγκτών εναέριας κυκλοφορίας και ακόμη και των φοιτητών που πιάνουν για δοκιμή. "Όλοι υποφέρουμε από τη στέρηση του ύπνου" από καιρό σε καιρό, είπε ο Reifman.
Καφεΐνη και χρονισμός
Η αποτελεσματικότητα της καφεΐνης εξαρτάται όχι μόνο από το πόσο καταναλώνετε, αλλά όταν το καταναλώνετε - για ένα άτομο που έχει υποστεί στέρηση ύπνου, ένα φλιτζάνι καφέ το πρωί δεν μπορεί να αποτρέψει την υπνηλία αργότερα την ημέρα.
Προηγουμένως, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα μαθηματικό μοντέλο, που ονομάζεται ενοποιημένο μοντέλο απόδοσης (UMP), το οποίο θα μπορούσε να προβλέψει τις επιπτώσεις της απώλειας ύπνου και της κατανάλωσης καφεΐνης στην απόδοση ενός ατόμου. Αλλά αυτό το μοντέλο δεν έλεγε στους ανθρώπους πότε και πόση καφεΐνη έπρεπε να πάρουν για να επιτύχουν την κορυφαία τους απόδοση.
Για να αντιμετωπιστεί αυτό το ζήτημα, οι ερευνητές συνένωσαν το UMP με έναν "αλγόριθμο βελτιστοποίησης". Ο νέος αλγόριθμος χρησιμοποίησε το πρόγραμμα ύπνου ενός ατόμου ως εισροή και παρείχε μια «στρατηγική δοσολογίας καφεΐνης» (πότε και πόση ποσότητα καφεΐνης πρέπει να πάρει) ως αποτέλεσμα.
Οι ερευνητές εξέτασαν έπειτα τον αλγόριθμό τους χρησιμοποιώντας δεδομένα από προηγούμενες μελέτες σχετικά με την αποτελεσματικότητα της καφεΐνης σε άτομα που είχαν υποστεί στέρηση ύπνου. Σε αυτές τις προηγούμενες μελέτες, οι άνθρωποι στερήθηκαν από τον ύπνο για ορισμένα χρονικά διαστήματα και έλαβαν συγκεκριμένες δόσεις καφεΐνης. Στη συνέχεια, οι ερευνητές μέτρησαν πόσο καλά η καφεΐνη βελτίωσε την απόδοσή τους σε ένα απλό έργο που μέτρησε την προσοχή και τον χρόνο αντίδρασης.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές διενήργησαν προσομοιώσεις ηλεκτρονικών υπολογιστών για να εξετάσουν τις επιδόσεις των ανθρώπων χρησιμοποιώντας τις στρατηγικές δοσολογίας καφεΐνης στις αρχικές μελέτες, καθώς και τις στρατηγικές δοσολογίας που καθορίστηκαν από τον νέο αλγόριθμο.
Διαπίστωσαν ότι οι στρατηγικές δοσολογίας από τον νέο αλγόριθμο θα μπορούσαν να βελτιώσουν την απόδοση των ανθρώπων κατά 16 έως 64 τοις εκατό και να μειώσουν την συνολική κατανάλωση καφεΐνης κατά 17 έως 65 τοις εκατό, σε σύγκριση με τις προηγούμενες μελέτες.
Πώς ήταν δυνατό αυτό; Για παράδειγμα, σε μία μελέτη, οι συμμετέχοντες κατανάλωναν 400 χιλιοστόγραμμα καφεΐνης την ίδια ώρα κάθε ημέρα, για πέντε ημέρες, για συνολικά 2.000 mg. Αλλά επειδή οι συμμετέχοντες είχαν υποστεί στέρηση ύπνου - μόλις 5 ώρες ύπνου τη νύχτα - συγκέντρωσαν σταδιακά ένα «χρέος ύπνου» που βλάπτει την απόδοσή τους, ιδιαίτερα αργότερα την ημέρα. Έτσι, ο αλγόριθμος βελτιστοποίησης κατέδειξε ότι οι συμμετέχοντες χρειάζονται περισσότερη καφεΐνη αργότερα την εβδομάδα (ιδιαίτερα αργότερα την ημέρα) - και λιγότερη καφεΐνη στις αρχές της εβδομάδας - για να βελτιστοποιήσουν την απόδοσή τους.
Ενώ η παρούσα μελέτη ήταν αναδρομική (δηλαδή χρησιμοποίησε προηγούμενα δεδομένα), οι ερευνητές σχεδιάζουν μια άλλη μελέτη που θα δοκιμάσει τον αλγόριθμο σε πραγματικό χρόνο. Σε αυτή τη μελλοντική μελέτη, οι στρατιώτες θα στερηθούν από τον ύπνο για ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Περίπου στη μέση αυτής της περιόδου, ο αλγόριθμος θα καθορίσει πόση καφεΐνη χρειάζεται κάθε συμπαίκτης και πότε, ώστε να επιτύχει τουλάχιστον ένα ορισμένο επίπεδο επαγρύπνησης, είπε ο Reifman.
Ο Reifman είπε ότι ο αλγόριθμος βελτιστοποίησης πρέπει να είναι διαθέσιμος στην πλατφόρμα 2B-Alert κάποια στιγμή πριν από το τέλος του έτους.
