Wiele osób niechętnie nalewa filiżankę kawy rano, aby się obudzić. Ale dokładnie ile kofeiny należy spożywać - i kiedy należy ją przyjmować - aby osiągnąć „szczytową” czujność?
Nowy algorytm ma na celu odpowiedzieć na to pytanie.
Algorytm opracowany przez badaczy armii amerykańskiej uwzględnia harmonogramy snu ludzi i określa, ile kofeiny powinni spożywać i kiedy, aby osiągnąć optymalną czujność.
Naukowcy odkryli, że za pomocą tego algorytmu mogą poprawić wydajność ludzi w zadaniu uwagi nawet o 64 procent, nawet jeśli ludzie spożywają taką samą całkowitą ilość kofeiny, jak wcześniej. (Algorytm może zalecić na przykład określoną ilość kofeiny jednocześnie, a następnie inną ilość później w ciągu dnia.) Badanie wykazało również, że przestrzegając harmonogramu dawkowania algorytmu, ludzie mogą zmniejszyć spożycie kofeiny o do 65 procent i nadal osiągają ten sam poziom wydajności.
„Opracowaliśmy algorytmy, które działają razem i zasadniczo pozwalają nam określić na poziomie indywidualnym, kiedy i ile osoba powinna zażywać kofeinę, aby osiągnąć szczytową wydajność w pożądanym czasie przez pożądany czas”, powiedział starszy autor badania Jaques Reifman, dyrektor DoD Biotechnology High Performance Computing Software Institute w US Army Medical Research i Materiel Command w Fort Detrick, Maryland.
Na przykład, jeśli jesteś studentem pozbawionym snu przez ostatni tydzień podczas wkuwania się do nadchodzącego egzaminu, algorytm ma na celu poinformowanie Cię, kiedy wziąć kofeinę ”, abyś był jak najbardziej czujny podczas egzaminu,„ Reifman powiedział Live Science.
Naukowcy wykorzystali już swoją technologię do opracowania internetowego narzędzia i aplikacji na smartfony, zwanej 2B-Alert, która może przewidywać czujność osoby na podstawie czasu snu i zużycia kofeiny. Narzędzie internetowe zapewnia wynik dla „przeciętnego Joe”, podczas gdy aplikacja na smartfony z czasem uczy się, jak dana osoba reaguje na brak snu i kofeinę, powiedział Reifman.
Obecnie publicznie dostępna wersja 2B-Alert nie mówi ludziom, kiedy i ile kofeiny należy wziąć, aby osiągnąć najwyższą wydajność. Ten aspekt pracy jest nadal sprawdzany w badaniach żołnierzy amerykańskich.
Ostatecznie, chociaż prace są opracowywane dla wojska, Reifman ma nadzieję, że przyniesie to również korzyści laikom, w tym pracownikom zmianowym, kontrolerom ruchu lotniczego, a nawet studentom stawiającym test. „Wszyscy od czasu do czasu cierpimy na brak snu”, powiedział Reifman.
Kofeina i czas
Skuteczność kofeiny zależy nie tylko od tego, ile spożywasz, ale kiedy ją spożywasz - dla osoby pozbawionej snu pojedyncza filiżanka kawy rano może nie zapobiegać senności później w ciągu dnia.
Wcześniej badacze opracowali model matematyczny, zwany ujednoliconym modelem wydajności (UMP), który może przewidywać wpływ utraty snu i konsumpcji kofeiny na wydajność danej osoby. Ale ten model nie powiedział ludziom dokładnie, kiedy i ile kofeiny musieli wziąć, aby osiągnąć najwyższą wydajność.
Aby rozwiązać ten problem, naukowcy połączyli UMP z „algorytmem optymalizacji”. Nowy algorytm wykorzystał harmonogram snu danej osoby jako dane wejściowe i zapewnił „strategię dawkowania kofeiny” (kiedy i ile kofeiny należy przyjąć) jako wynik.
Następnie naukowcy przetestowali swój algorytm na podstawie danych z poprzednich badań dotyczących skuteczności kofeiny u osób pozbawionych snu. W tych wcześniejszych badaniach ludzie byli pozbawieni snu na określony czas i otrzymywali określone dawki kofeiny. Następnie naukowcy zmierzyli, jak dobrze kofeina poprawiła swoją wydajność, wykonując proste zadanie, które mierzyło uwagę i czas reakcji.
W nowym badaniu naukowcy przeprowadzili symulacje komputerowe w celu zbadania wydajności ludzi przy użyciu strategii dawkowania kofeiny z oryginalnych badań, a także strategii dawkowania określonych przez nowy algorytm.
Odkryli, że strategie dawkowania z nowego algorytmu mogą poprawić wydajność ludzi o 16 do 64 procent i zmniejszyć całkowite spożycie kofeiny o 17 do 65 procent w porównaniu z wcześniejszymi badaniami.
Jak to było możliwe? Na przykład w jednym badaniu uczestnicy spożywali 400 miligramów kofeiny o tej samej porze każdego dnia, przez pięć dni, w sumie 2000 mg. Ale ponieważ uczestnicy byli pozbawieni snu - dostając zaledwie 5 godzin snu w nocy - stopniowo narastali „dług snu”, który szkodził ich występowi, szczególnie później w ciągu dnia. Algorytm optymalizacji ustalił, że uczestnicy potrzebowali więcej kofeiny w późniejszym tygodniu (szczególnie później w ciągu dnia) - i mniej kofeiny na początku tygodnia - aby zoptymalizować swoją wydajność.
Podczas gdy obecne badanie było retrospektywne (co oznacza, że wykorzystywało poprzednie dane), naukowcy planują kolejne badanie, które przetestuje algorytm w czasie rzeczywistym. W tym przyszłym badaniu żołnierze zostaną pozbawieni snu na pewien czas. Mniej więcej w połowie tego okresu algorytm określi, ile kofeiny potrzebuje każdy żołnierz iw jakim czasie, aby osiągnąć przynajmniej pewien poziom czujności, powiedział Reifman.
Reifman powiedział, że algorytm optymalizacji powinien być dostępny na platformie 2B-Alert jakiś czas przed końcem roku.
