Un piccolo caos con il tuo caffè?

La caffeina produce un disturbo benefico nel cervello umano.

Fonte: dominio pubblico Pixabay / CC0

Qualsiasi bevitore di caffè serio può offrire un’abbondante prova aneddotica del potere della caffeina per potenziare le nostre capacità di elaborazione delle informazioni. Chi non è mai stato bloccato irrimediabilmente nel bel mezzo di un progetto importante, solo per raggiungere la tazza di caffè più vicina (o il tè, o la soda caffeina), e cavalcare l’onda della caffeina fino al successo del progetto. completamento? E le prove per questo beneficio potenziato dal cervello della caffeina non sono solo aneddotiche. Numerosi studi scientifici hanno dimostrato il potere della caffeina per affinare la nostra attenzione mentale. Un recente studio condotto in Cina offre uno spaccato interessante della meccanica neurale alla base di questo vantaggio, trovando una connessione tra l’uso di caffeina e la quantità di entropia o disordine nel cervello, e la connessione non punta nella direzione in cui si potrebbe pensare.

Quando consideriamo la funzione cognitiva del nostro cervello, generalmente pensiamo all’ordine come a una virtù e al disordine come a un vizio. “Una mente ordinata è una mente sana”, potremmo dire. Nel mondo della fisica (la seconda legge della termodinamica, per essere precisi) l’entropia è una misura del disordine di qualsiasi sistema chiuso: maggiore è l’entropia, maggiore è il disordine. Per fare un esempio familiare, un mazzo di carte da gioco non mescolato direttamente fuori dalla scatola è un sistema molto ordinato, con tutti i semi raggruppati insieme e tutti i numeri che salgono sequenzialmente un seme alla volta. Se dividi il mazzo ai tre cuori, sai prima di guardare che la prossima carta del mazzo sarà un quattro di cuori. Mischia il mazzo, tuttavia, e quello stesso numero di cuori può essere seguito da qualsiasi altra carta nel mazzo. La probabilità di vedere un quattro di cuori è esattamente la stessa di vedere il quattro di fiori, o il re di quadri, o l’asso di picche. Mischiare il mazzo ha introdotto nel sistema disordine o entropia.

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Nel nostro cervello, l’entropia è una misura del numero e della varietà di possibili configurazioni neurali, come determinato dalla connettività funzionale, o “correlazione del segnale”, tra diverse regioni del cervello. Maggiore è la correlazione del segnale, più prevedibili sono i modelli di connettività tra le diverse regioni del cervello. E più prevedibili sono i modelli di connettività, minore è l’entropia complessiva del cervello. Un cervello di bassa entropia è un cervello ordinato. Una riduzione della correlazione del segnale, tuttavia, diminuisce la prevedibilità dei pattern di connettività e, come mischiare un mazzo di carte, aumenta il livello di entropia nel cervello.

Chang et al. ha studiato la correlazione dell’assunzione di caffeina con i livelli complessivi di entropia cerebrale conducendo scansioni fMRI di sessanta volontari prima e dopo aver ingerito una pillola di caffeina da 200 mg e quindi misurare i cambiamenti nella connettività funzionale tra le due scansioni. Dato il potere dimostrato della caffeina di aiutarci a focalizzare la nostra attenzione, sembra logico che le scansioni registrino una diminuzione generale nell’entropia del cervello – un aumento nella sua ordine – nella seconda scansione, ma in realtà era vero il contrario. I cervelli caffeinati mostravano un livello più elevato di entropia, in particolare nella corteccia prefrontale, nello striato laterale, nella corteccia visiva e nelle aree motorie, regioni del cervello maggiormente coinvolte nell ‘”attenzione, vigilanza e azione / funzione motoria”.

La scoperta che la caffeina aumenti l’entropia nelle aree del nostro cervello responsabili dell’attenzione e della vigilanza potrebbe contraddire la nostra percezione soggettiva – supportata da una ricerca solida – che la caffeina aumenta i nostri poteri di concentrazione, ma quando consideriamo i tipi di compiti cognitivi regolarmente richiesti il nostro cervello, il risultato non è affatto sorprendente. Il mondo che navighiamo giorno per giorno è molto più simile a un mazzo di carte mescolato che a un mazzo appena uscito dalla scatola, pieno di colpi di scena e svolte imprevedibili che spesso richiedono il nostro cervello per selezionare diversi percorsi alternativi di azione simultaneamente prima di stabilirsi su colui che offre la più alta probabilità di raggiungere il nostro risultato desiderato. Una bassa entropia cerebrale, con una gamma di modelli di connettività più prevedibile, è meno equipaggiata per far fronte alle complesse, spesso improbabili richieste di elaborazione delle informazioni con le quali il nostro mondo si confronta di solito con un cervello caratterizzato da schemi di connettività più vari e meno prevedibili. Livelli di entropia più alti equivalgono a una maggiore complessità, e mentre è vero che troppa entropia può essere problematica (essendo associata alla schizofrenia, per esempio), fino a un certo punto, la complessità di un cervello di entropia superiore rende più capace di interagire con il mondo complesso in cui viviamo è un cervello più ordinato, a bassa entropia. Diversi studi recenti, infatti, hanno trovato una correlazione positiva tra l’entropia cerebrale e l’intelligenza umana in generale, quindi un bevitore di caffè particolarmente entusiasta potrebbe quasi affermare che la caffeina ti rende più intelligente.

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Se è vero che un’affermazione così estrema è forse ingiustificata a questo punto, la ricerca ha dimostrato che l’entropia cerebrale è associata al tipo di complessità cognitiva che tipicamente caratterizza l’intelligenza umana, e questo studio più recente suggerisce che la caffeina è un mezzo per aumentarla complessità. Tutta questa ricerca considerata insieme dovrebbe, almeno, darci una spinta di fiducia mentre raggiungiamo una tazza di caffè per aiutarci attraverso il prossimo grande progetto che stiamo affrontando.

Riferimenti

Carhart-Harris, R., et al. “Il cervello entropico: una teoria degli stati coscienti informata dalla ricerca di neuroimaging con droghe psichedeliche”. Frontiere in neuroscienze umane (febbraio 2014).

Chang, Da, Donghi Song, Jian Zhang, Yuanqi Shang, Qui Ge e Ze Wang. “La caffeina causa un aumento diffuso dell’entropia del cervello che riposa”. Report scientifici 8 (febbraio 2018).

Pasman, W. et al. “Effetto della caffeina sull’attenzione e la vigilanza misurate in un’impostazione domiciliare, utilizzando test di cognizione basati sul Web.” Protocolli di ricerca JMIR (settembre 2017).