一杯咖啡，比熬夜更伤脑？Nature子刊：熟睡时，咖啡因仍在扰乱脑电波，「偷走」深度睡眠修复力；且还搅动激素平衡，引爆代谢危机

每个工作日的下午，总有一种神奇的「催睡魔力」。大脑像是生了锈，无论怎么使劲都转不动。强打精神想认真搬砖，却偏偏心有余而力不足，思绪早就不知道飘到哪里去了。再看看堆积如山的工作，安心「摸鱼」的念头也顿时消散了一大半。

于是，「牛马」们也别无他法。反正「磨刀不误砍柴工」，不如喝杯咖啡再接着开工。不得不说，这招很多时候确实管用。咖啡下肚，昏昏沉沉的脑袋很快又「盘活」了，原本卡住的思路也慢慢接了回来。

一杯咖啡下肚，睡眠「遭殃」

大脑连夜进入「工作模式」

可咖啡因把人从下午的困倦里「拽」出来之后，这股「精神劲儿」会随着夜幕降临而消失吗？

来自蒙特利尔大学等机构的研究团队发表于Communications Biology的一项研究[1]就发现，「炫」完咖啡后，即使已进入睡眠状态，大脑也没有完全安静下来。相反，脑电信号的复杂度和活跃度明显提高，大脑表现出一种更接近清醒状态的信息处理模式，削弱了深睡眠原本应该承担的修复作用。

夜间睡眠期间，研究者用脑电图全程记录了志愿者的脑电信号，随后将数据划分为非快速眼动睡眠（NREM，深度睡眠期）和快速眼动睡眠（REM，梦境多发阶段）。

数据收集完成后，他们又计算了样本熵和Lempel-Ziv复杂度（LZc）这两项核心指标。样本熵主要衡量脑电信号的「不可预测性」，信号越复杂、越不规则，熵值就越高。LZc评估信号中包含的「新信息」量，信号越丰富、越少重复，复杂度也越高。

结果显示，摄入咖啡因之后，样本熵和LZc这两项指标都出现了显著攀升。这也意味着，就算人已经睡熟了，大脑的脑电信号依然比正常情况下更复杂和活跃。

不仅如此，咖啡因在让大脑变「热闹」的同时，还在推动它向「临界态」的方向偏移。

通俗点说，「临界态」是大脑介于过度沉寂和过度混乱之间的那个「最佳工作区间」。当然，对需要集中精力，迅速作出反应的白天来说，大脑处于「临界态」是好事。此时的大脑既能灵活应对外界变化，又不会因为过度兴奋而陷入无序，信息处理效率最高。

可「甲之蜜糖，乙之砒霜」，到了晚上，接受了咖啡因「洗礼」的大脑却没有没有安安稳稳地休息，向着「临界态」靠拢，仍维持着一种本该属于白天的活跃状态。

研究者还用了「DFA标度指数」和「脑电1/f非周期活动斜率」这两个指标来验证这一判断。前者衡量大脑信号在时间上的持久性，指数越高，信号越拖沓、越不愿意切换状态；指数降低，则意味着信号变得更灵活。后者反映脑电背景噪声的陡峭程度，斜率越平缓，大脑的兴奋性就越高。

而这两个指标在咖啡因作用下都出现了显著下降。可见，咖啡因正在把睡眠中的大脑从深度休息时对外界「爱答不理」的状态，推向一个更加兴奋、灵活、随时准备响应的模式。

不过，咖啡因对不同年龄的人影响也不一样。尤其到了REM睡眠阶段，咖啡因对年轻人大脑的影响要显著强于中年人。

研究者又比较了两组人在没有摄入咖啡因，只服用安慰剂的情况下，原本的脑电状态。结果发现，中年人的脑电本身就已经呈现出更高的复杂度、更低的DFA标度指数，以及更平缓的1/f斜率。但年轻人摄入咖啡因之后，才出现相似的变化。

所以研究者推测，随着年龄增长，大脑在自然老化的过程中，提前「模拟」了咖啡因的作用，逐渐形成了一种类似咖啡因作用后的活动模式。既然大脑本身就已经处在这样一种状态中，咖啡因再来推一把，能推的余地自然就小了。

那咖啡因为何会让睡眠「崩坏」呢？

研究者指出，咖啡因直接的作用对象，其实是大脑里的「困意信号」腺苷。白天清醒的时间越长，腺苷就会一点点积累，让大脑逐渐感到疲惫，到了晚上，困意也就越来越强。可咖啡因一来，就先「抢占」了腺苷原本要结合的受体，让这种「该睡觉了」的信号暂时传不过去。于是，人喝完咖啡后不容易犯困，到了晚上，大脑也可能还维持着一股清醒劲儿。

并且，咖啡因还会牵动大脑里多套神经递质系统，影响多巴胺、去甲肾上腺素和乙酰胆碱等物质的活动，同时干扰GABA和谷氨酸之间的平衡。深睡眠阶段本该是大脑抑制活动占主导的黄金时间，大脑安静下来，才能好好清理代谢废物、巩固白天的记忆。咖啡因这一通操作，把本该沉寂下来的大脑重新「拽」回了一个更兴奋的状态。

咖啡因，或搅乱激素平衡

事实上，摄入咖啡因之后的麻烦，还不止影响睡眠这一桩。

一项发表于Frontiers in Nutrition的研究利用美国国家健康与营养调查（NHANES）的数据，分析了咖啡因代谢与性激素水平之间的关系。研究团队发现，咖啡因竟还牵动着体内性激素的平衡。

具体而言，PC2所代表的咖啡因代谢通路与男性雌二醇（E2）水平呈显著负相关。对男性来说，E2参与骨密度和心血管功能的调节，水平过低可能增加骨折以及心血管问题的风险。

而把男性和女性放在一起分析后，咖啡因代谢产物整体与性激素结合球蛋白（SHBG）和总睾酮（TT）呈显著负相关。SHBG水平下降可能进一步改变血液中睾酮和E2的可利用状态；TT水平降低，可能影响男性的肌肉量和性功能，对女性则可能牵动骨骼健康和整体代谢。

总体而言，上述研究揭示了，摄入咖啡因或显著提升睡眠中大脑的复杂度和活跃度，将其推向一种本该属于白天的「临界态」高效运作模式，削弱了深度睡眠应有的修复功能，且这种干扰在年轻人身上表现得更加明显。不仅如此，咖啡因代谢产物还会在暗中搅动激素平衡，在骨密度、心血管健康、及肌肉量等方面埋下隐患。

巴尔扎克曾说，咖啡在他的生活中举足轻重，其作用可以史诗级来论之。对如今忙碌的「牛马」们来说，这话一点都不夸张。想要把工作效率拉满，扛过工作日下午的困意，一杯咖啡确实是不二之选。但要是我们发现自个儿喝完咖啡之后，晚上容易翻来覆去睡不踏实，第二天醒来脑子还是像蒙了一层雾，那这杯「续命水」就得重新掂量掂量了。

注：研究[1]样本量有限，且200mg咖啡因摄入为急性干预，不能直接等同于长期慢性咖啡因摄入；研究[2]基于横断面分析，无法直接推断因果关系。

参考资料：

[1]Thölke, P., Arcand‑Lavigne, M., Lajnef, T., Frenette, S., Carrier, J., & Jerbi, K. (2025). Caffeine induces age‑dependent increases in brain complexity and criticality during sleep. Communications Biology, 8(1), 685.

[2]Zhou J, Qin L. Associations of urinary caffeine metabolites with sex hormones: comparison of three statistical models[J]. Frontiers in Nutrition, 2025, 11:1497483.

撰文 | 木白

编辑 | 木白