Caffeina contro la pressione del sonno: che cosa blocca e che cosa no

Due processi, e perché il calo del pomeriggio non è stanchezza

Il racconto standard della regolazione del sonno ha due parti mobili. Il processo S è omeostatico: una pressione al sonno che sale costantemente a ogni ora di veglia e scende solo mentre si dorme. Il processo C è circadiano: un'oscillazione guidata dall'orologio interno che alza e abbassa la vigilanza su un ciclo di circa 24 ore, e che gira che si sia dormito la notte prima o no. Borbély lo espose nel 1982, e la rivalutazione del 2016 scritta con Daan, Wirz-Justice e Deboer è la versione che oggi si cita. La sonnolenza in un dato momento è la distanza fra i due, ed è per questo che il modello spiega cose che una descrizione a una sola variabile non spiega.

La più netta è il calo del primo pomeriggio. Se la sonnolenza fosse solo ore di veglia, salirebbe in modo monotono tutto il giorno e sarebbe massima appena prima di coricarsi. Non è così: la maggior parte delle persone ha più sonno verso le tre del pomeriggio che alle otto di sera, pur essendo sveglia da cinque ore in più la sera. È il processo C che scende e poi risale verso sera — la cosiddetta zona di mantenimento della veglia, le due ore prima dell'ora abituale di coricarsi, in cui l'orologio tiene attivamente su la vigilanza contro una pressione grande e crescente. Spiega anche il secondo fiato delle notti molto lunghe: il processo C ricomincia a salire nelle ore piccole mentre il processo S è più alto che mai.

La caffeina blocca il rapporto, non la pressione

L'adenosina si accumula nello spazio extracellulare durante la veglia, come sottoprodotto del metabolismo energetico neuronale, e scende durante il sonno di recupero. Non è tutto il processo S — nessuno sostiene che una sola molecola lo sia — ma è il suo segnale molecolare meglio caratterizzato, e i suoi effetti promotori del sonno passano soprattutto per due sottotipi di recettore, A1 e A2A. La caffeina è antagonista competitivo di entrambi. Reichert e colleghi, in una rassegna sul Journal of Sleep Research del 2022, collocano il ritardo a circa trenta minuti fra assunzione orale ed effetto sul sistema nervoso centrale. La conseguenza è precisa: i recettori sono occupati, il segnale non viene trasmesso, e non si sente la pressione a cui si è sottoposti.

La distinzione fra bloccare il segnale e scaricare la pressione è il punto di tutto questo articolo, e l'elettroencefalogramma ne dà prova diretta. L'attività a onde lente del sonno non REM è il marcatore fisiologico standard del processo S — più alta dopo una giornata lunga, e ancora più alta dopo privazione di sonno. Landolt e colleghi hanno mostrato su Neuropsychopharmacology nel 2004 che la caffeina attenua quei marcatori EEG dell'omeostasi del sonno, sia in veglia sia nel sonno: la lettura scende mentre il bisogno sottostante non sparisce. Uno studio precedente dello stesso gruppo, su Brain Research nel 1995, ha dato 200 mg a nove uomini sani alle 7:10 del mattino e ha comunque trovato, quella notte, un sonno alterato e potenza ridotta nella banda delta più bassa, quando la caffeina salivare era scesa a 3 µmol/l. Il farmaco era quasi sparito e la notte era comunque diversa.

Perché arriva il crollo, e perché non può essere un rimborso

Se la caffeina occupa i recettori mentre l'adenosina continua ad accumularsi, nel momento in cui la caffeina se ne va il segnale accumulato raggiunge recettori improvvisamente liberi. È il racconto meccanicistico standard del crollo, e combacia con l'esperienza: la caduta è più brusca di quanto sarebbe la salita naturale della sonnolenza, perché è un cambiamento a gradino nella segnalazione e non un accumulo graduale. Spiega anche perché una seconda dose presa dentro il crollo funziona, e perché il crollo successivo è peggiore — il processo S ha continuato a salire per tutto il tempo.

Lo stesso meccanismo spiega perché la caffeina non può ripagare un debito di sonno. Il processo S si scarica durante il sonno e solo durante il sonno; nulla nella farmacologia di un antagonista dell'adenosina toglie la pressione accumulata, e i dati EEG dicono che la caffeina attenua il marcatore invece di chiudere lo stato. La caffeina restituisce vigilanza e restituisce in modo misurabile la prestazione in molti compiti, il che è reale e utile, ma lo fa mentre il debito continua a correre. La conseguenza pratica appartiene a una frase di sicurezza stradale più che di fisiologia: un guidatore gravemente privato di sonno che dopo un caffè si sente bene è un guidatore a cui hanno staccato la spia. Se stai lottando per restare sveglio al volante, la risposta è fermarsi, non bere qualcosa.

Che cosa circola ancora all'ora di coricarsi

La caffeina si elimina con cinetica del primo ordine — una frazione costante per unità di tempo, quindi ciò che resta è la dose moltiplicata per un mezzo elevato al numero di emivite trascorse. L'articolo sull'emivita di questa sezione porta la farmacologia; il numero che conta qui è che l'emivita media nell'adulto sano è attorno alle cinque ore e che l'intervallo pubblicato va da circa un'ora e mezza a nove ore e mezza, allungato da gravidanza e contraccettivi orali e accorciato dal fumo. Quella dispersione non è un dettaglio. È ciò che separa due persone che bevono lo stesso caffè alla stessa ora e vanno a letto in stati completamente diversi.

La tabella qui sopra svolge il calcolo per un'ora di coricarsi alle 23. Duecento milligrammi — circa due tazze medie — presi alle 16 lasciano 40 mg all'ora di coricarsi in un metabolizzatore rapido, 76 mg in uno medio e 120 mg in uno lento. Trecento milligrammi alle 17 lasciano 131 mg con l'emivita media, cioè più di un espresso forte bevuto nel momento in cui si spegne la luce. E la condizione sperimentale di Drake — 400 mg sei ore prima di coricarsi — lascia 174 mg in circolo a luci spente con l'emivita media, e 258 mg in un metabolizzatore lento. Visto così, il risultato dei 41 minuti di sonno persi smette di sorprendere.

Un inciso aritmetico che servirà fra poco. Poiché il decadimento è del primo ordine, raddoppiare la dose non raddoppia il tempo di eliminazione — aggiunge esattamente un'emivita. Partendo da 100 mg servono 5,0 ore per scendere sotto i 50 mg; da 200 mg, 10,0 ore; da 400 mg, 15,0; da 800 mg, 20,0. Ogni raddoppio compra cinque ore, non un raddoppio. L'alcol si comporta al contrario, e l'articolo sulla sobrietà di questa sezione svolge ciò che questo cambia.

Quanto costa davvero una dose tardiva

Drake e colleghi hanno fatto l'esperimento per bene sul Journal of Clinical Sleep Medicine nel 2013. Dodici dormitori sani hanno preso tre pillole al giorno per quattro giorni — una sei ore prima di coricarsi, una tre ore prima, una all'ora di coricarsi — di cui esattamente una conteneva 400 mg di caffeina e le altre due placebo. Il sonno è stato registrato con un monitor domiciliare oltre che con un diario. Il tempo totale di sonno misurato oggettivamente è calato di 67 minuti quando la caffeina era presa all'ora di coricarsi, di 65 minuti tre ore prima e di 41 minuti sei ore prima, tutte significative rispetto al placebo.

Il dettaglio che rende memorabile lo studio è quello che dicevano i diari. All'ora di coricarsi e tre ore prima, sia l'autovalutazione sia la misura oggettiva hanno colto il disturbo. Sei ore prima, solo quella oggettiva: i partecipanti hanno perso quasi un'ora di sonno e non se ne sono accorti. È questa la forma onesta del consiglio che di solito si enuncia come «niente caffeina dopo le due del pomeriggio». Il motivo della regola non è che la bevanda ti tenga sveglio in un modo che senti. È che non lo fa.

La tolleranza, e ciò che non restituisce

Il consumo regolare di caffeina aumenta i recettori dell'adenosina: il cervello compensa il blocco cronico producendone di più, così la stessa dose ne occupa una quota minore e l'effetto soggettivo si riduce. È il meccanismo dietro l'esperienza familiare del bevitore abituale che dice che il caffè «non gli fa niente», e dietro il mal di testa che segue una tazza mattutina saltata — con più recettori e nessun antagonista, il segnale è per poco più forte del basale.

Due cose sulla tolleranza vanno tenute distinte. La prima: la tolleranza all'effetto stimolante soggettivo e la tolleranza all'effetto di disturbo del sonno non sono la stessa cosa e non si sviluppano necessariamente insieme — un bevitore abituale può davvero non sentire un caffè tardivo e perdere sonno lo stesso, che è il risultato di Drake in altra forma. La seconda: la tolleranza cambia l'ampiezza dell'effetto, non la sua direzione. Non trasforma la caffeina in qualcosa che scarichi il processo S, perché nulla in questa classe di farmaci lo fa. L'unica cosa che scarica la pressione del sonno è il sonno.

Domande frequenti

Quante ore prima di coricarmi devo smettere con il caffè?

Sei ore è la cifra che esce direttamente dallo studio di Drake, che a quell'intervallo ha trovato un disturbo significativo con 400 mg. Ma la risposta onesta dipende dalla tua dose e dalla tua emivita: 400 mg sei ore prima lasciano 174 mg in circolo con un'emivita media, mentre 80 mg tre ore prima ne lasciano 53. Se la tua emivita è lunga — gravidanza e contraccettivi orali la allungano — sei ore possono non bastare, e se è corta, una dose minore più presto in quella finestra può andare bene. Il test affidabile non è come ti senti all'ora di coricarti, dato che i partecipanti allo studio non sentivano nulla.

Mi addormento bene dopo un caffè serale. Vuol dire che non mi fa effetto?

No, ed è il risultato che sorprende di più. Nello studio di Drake la condizione delle sei ore prima ha prodotto una perdita di 41 minuti di sonno misurato oggettivamente che i diari dei partecipanti non hanno registrato affatto. Addormentarsi in fretta è solo una parte del quadro; anche il tempo totale di sonno, la veglia dopo l'addormentamento e la profondità del sonno si spostano. La latenza di addormentamento è per giunta la parte della notte più influenzata da quanto eri stanco in partenza, che è esattamente ciò che la caffeina sta mascherando.

La caffeina può compensare una notte storta?

Può restituire vigilanza e migliorare la prestazione in molti compiti, il che è davvero utile e spiega perché la si usa. Non può scaricare la pressione del sonno accumulata. Il processo S scende solo durante il sonno, e la caffeina agisce sui recettori che riferiscono la pressione, non sulla pressione stessa — i lavori EEG mostrano il marcatore attenuato mentre lo stato sottostante persiste. Un caffè ti compra ore di lavoro; non chiude il conto, e il debito è ancora lì quando la caffeina se ne va.

Perché ho sonno alle tre del pomeriggio e sono sveglissimo alle nove di sera?

Perché in quei due momenti i due processi tirano in direzioni opposte. La pressione del sonno sale tutto il giorno, quindi alle nove di sera è più alta che alle tre del pomeriggio. Ma il processo circadiano scende nel primo pomeriggio e poi risale in una zona di mantenimento della veglia nelle due ore prima dell'ora abituale di coricarsi, tenendo attivamente su la vigilanza. La sensazione netta è la distanza fra i due, non la pressione da sola — ed è proprio per questo che un modello a una sola variabile non ha mai funzionato.

La tolleranza fa sì che un caffè tardivo smetta di influenzare il mio sonno?

Riduce quello che senti, che non è la stessa cosa che ridurre quello che accade. Il consumo cronico aumenta i recettori dell'adenosina, così una data dose ne blocca una quota minore e la spinta soggettiva svanisce. Ma la tolleranza all'effetto stimolante e la tolleranza all'effetto di disturbo del sonno sono distinte, ed è la seconda a contare all'ora di coricarsi. Un bevitore abituale che non nota più un caffè serale è esattamente nella posizione dei partecipanti di Drake, che perdevano 41 minuti di sonno e non riferivano nulla.

Perché raddoppiare il caffè non raddoppia il tempo in cui mi tiene sveglio?

Perché la caffeina si elimina con cinetica del primo ordine: per unità di tempo sparisce una frazione costante di ciò che resta, non una quantità costante. Ogni raddoppio della dose aggiunge quindi esattamente un'emivita al tempo necessario per raggiungere un dato livello. Partendo da 100 mg servono 5 ore per scendere sotto i 50 mg; da 200 mg, 10 ore; da 400 mg, 15; da 800 mg, 20. L'alcol è il caso opposto — si elimina a massa pressoché costante per ora, quindi raddoppiare la dose raddoppia davvero il tempo — e l'articolo sulla sobrietà di questa sezione lo svolge.