Koffie en mentale prestaties

In een Notendop

• Er is overtuigend bewijs dat matige cafeïneconsumptie de alertheid en aandacht (concentratie) verhoogt. De Europese Autoriteit voor Voedselveiligheid (EFSA) heeft in 2011 vastgesteld dat er sprake is van een oorzaak-gevolgrelatie tussen een dosis van 75 mg cafeïne – de hoeveelheid in circa één standaard kop koffie – en zowel verhoogde aandacht als alertheid.
• Met behulp van ‘brain mapping’ is aangetoond dat cafeïne geen invloed heeft op hersencircuits en hersenstructuren die beloning, motivatie of verslaving regelen.
• Abrupt stoppen met cafeïneconsumptie kan bij een deel van de bevolking leiden tot ontwenningsverschijnselen. Deze zijn in de regel mild van aard, van korte duur en kunnen worden vermeden door de cafeïneconsumptie geleidelijk af te bouwen.
• Er zijn enkele aanwijzingen dat cafeïne-onthouding de slaap kan verbeteren – zowel de tijd tot het in slaap vallen als de slaapkwaliteit. De mate van gevoeligheid bij mensen voor de effecten van cafeïne op de slaap loopt echter uiteen, en ook genetische verschillen spelen een rol.
• Er is enig bewijs dat koffie en cafeïne voordelen hebben in situaties die vragen om een verhoogde alertheid, zoals bij nachtdiensten, lange autoritten en jetlags.

Alertheid

Cafeïne en visuele aandacht
Er is uitgebreid onderzoek gedaan naar de effecten van cafeïne-inname op de visuele aandacht. EFSA heeft een groot aantal daarvan geëvalueerd en geconcludeerd dat cafeïne zowel de selectieve aandacht (gericht op de betreffende stimulus) als de aanhoudende aandacht (langdurig handhaven van gerichte aandacht) verhoogt1. Een dosis van 75 mg cafeïne, de hoeveelheid in één standaard kopje koffie, blijkt al tot verhoogde aandacht te leiden1. Hogere cafeïne-inname, zoals in meer dan één of twee kopjes koffie, leidt niet automatisch tot extra verhoogde alertheid (Smith & Rogers, 2000, Quinlan, 2000). Aangenomen wordt dat het verband tussen het arousalniveau en de taakuitvoering een omgekeerde U-curve volgt. Anders gezegd: de prestaties kunnen afnemen door zowel te veel als te weinig arousal (prikkeling, opwinding) (Schmitt, 2005). Een artikel uit 2012 suggereert dat cafeïne de prestatie kan verbeteren ten aanzien tot eenvoudige en complexere taken. Uit de studie bleek dat cafeïne gunstige effecten heeft op de mate van aandacht, en dat deze effecten zelfs breder worden gesteund dan eerder werd aangenomen (Einother, 2012).
Onlangs heeft een groep onderzoekers in een reeks experimenten gekeken naar de effecten van cafeïne op de aandacht bij niet-reguliere en reguliere cafeïneconsumenten. Bij de niet -reguliere cafeïnegebruikers waren de effecten dosisafhankelijk en werden de beste resultaten voor de visuele aandacht gemeten bij 200 mg cafeïne (gelijk aan circa 2 kopjes koffie) (Brunyé, 2010a). Bij reguliere gebruikers was meer cafeïne nodig om de waakzaamheid en de visuele aandacht te verhogen, namelijk 400 mg (Brunyé, 2010b). Op dezelfde manier verbeterde cafeïne de taalverwerking en het tempo waarmee fouten tijdens conversaties werden waargenomen. Net als bij de eerdere onderzoeken was bij matige cafeïnegebruikers de grootste verbetering zichtbaar bij 200 mg cafeïne. Bij intensieve cafeïnegebruikers was dit bij 400 mg (Brunyé, 2011).
Ook de verwachting van de cafeïneconsumptie heeft mogelijk invloed op de aandacht en psychomotorische snelheid (Dawkins, 2011). Deze bevindingen komen overeen met een eerder beeldvormingsonderzoek waarbij de conclusie luidde dat cafeïne en de verwachting van cafeïne dezelfde hersengebieden activeren, zij het in het laatste geval in beperktere mate (Kaasinen, 2004). De onderliggende psychologische mechanismen van deze reacties zijn nog onduidelijk.

Cafeïne en reactietijd

Er is in de afgelopen decennia veel onderzoek gedaan naar de positieve effecten van cafeïne op de reactietijd. Zie voor een overzicht de EFSA evaluatie.
Ook andere experimenten bevestigen het positieve effect van cafeïne op de reactietijd. ‘Tijdperceptie’ (het gevoel van voorbijgaande tijd) en ‘tijdproductie’ (de tijd die nodig is om iets te produceren na een stimulus) lijken echter relatief ongevoelig voor cafeïne, wat suggereert dat er niet noodzakelijkerwijs een verband is tussen intervaltiming en reactietijd (Terry, 2009).
Cafeïne, alertheid en veiligheid in dagelijkse situaties
De effecten van cafeïne op de alertheid zijn vooral zichtbaar in situaties waarin mensen minder alert zijn, bijvoorbeeld wanneer ze verkouden zijn (Smith, 1997), vlak na de lunch (Smith, 1990) of bij ’s nachts werken.

• Bij nachtelijke werkzaamheden is gebleken dat cafeïne het aantal cognitieve fouten en ongevallen met circa de helft terugbrengt bij proefpersonen die dagelijks meer dan 220 mg cafeïne consumeren, circa 2 kopjes koffie (De Luca, 2007).

• Cafeïne vermindert ook het aantal cognitieve fouten bij niet-werkende mensen (Smith, 2009).

• Laatstgenoemde twee onderzoeken wijzen op de voordelen van cafeïneconsumptie voor de prestaties en veiligheid.

Cafeïne wordt vaak bij het ontwaken genuttigd om de alertheid te verhogen en slaapinertie tegen te gaan:

• Slaapinertie kenmerkt zich door een verminderde motorische vaardigheid en een gevoel van sufheid direct na het abrupt ontwaken. Door deze verminderde alertheid zijn mensen minder goed in staat om mentale of fysieke taken uit te voeren. Slaapinertie kan ook verwijzen naar de neiging om direct weer in slaap te willen vallen.

• Van cafeïne is aangetoond dat het slaapinertie wegneemt. Dit kan deels de verklaring zijn voor de populariteit van cafeïnehoudende dranken na het ontwaken (Van Dongen, 2001).

Tot slot is de werkzaamheid van koffie vergeleken met tussendoor kort slapen tijdens pauzes bij nachtelijke autoritten.

• Het drinken van één kop sterke koffie (125 ml met 200 mg cafeïne) is net zo effectief als 30 minuten slapen om een verminderd rijvermogen tegen te gaan zonder daarna de slaap te verstoren (Philip, 2006).
• Een studie uit 2012 toonde aan dat, tijdens een 2 uur durende rij-test op een snelweg, de rij-kwaliteit van de chauffeur significant verbeterde in het eerste uur nadat hij een kop koffie met 80 mg cafeïne had gedronken (Mets, 2012).

• Ook uit eerder onderzoek bleek een onderbreking van een half uur waarin kort wordt geslapen (minder dan 15 minuten) of een kop koffie met 150-200 mg cafeïne zeer effectief. Gecombineerd waren ze zelfs nog effectiever (Horne, 1999). Deze hoeveelheid cafeïne leidde ook tot minder incidenten in een rijsimulator, vroeg in de ochtend gedurende dertig minuten zonder te hebben geslapen, of circa twee uur na slaaprestrictie (Reyner, 2000).
• Een case-control onderzoek vond een associatie van gecafeïneerde dranken, zoals koffie, met een verminderd risico op ongelukken bij (zakelijke) chauffeurs die lange afstanden rijden.

• Slow-release cafeïne (300 mg) blijkt in een rijsimulator bovendien hetop de weg slingeren, snelheidsafwijkingen en het veroorzaken van ongevallen te verminderen (De Valck, 2001).

Dit wijst erop dat cafeïne als doeltreffende tegenmaatregel kan dienen tegen verminderde prestaties door slaapgebrek – vooral als er geen mogelijkheid is om tussendoor kort te slapen.
Hierbij is belangrijk om te vermelden dat cafeïne (200 of 400 mg, gelijk aan twee of vier kopjes koffie) na alcoholconsumptie bij bestuurders wel de alertheid kan verhogen en de reactietijd verkort maar dat het de prestatievermindering als gevolg van de alcohol niet tegengaat (Liguori, 2001).

Cafeïne en geheugen

Er zijn aanwijzingen dat cafeïneconsumptie een gunstig effect heeft op het werkgeheugen. In lage dosering kan cafeïne het werkgeheugen vergroten, terwijl hogere doses een omgekeerd effect lijken te hebben, wat waarschijnlijk toe te schrijven is aan over-stimulatie.

• Er zijn vergelijkbare resultaten gevonden bij geheugentaken met lage belasting versus hoge belasting. Cafeïne blijkt een gunstig effect te hebben op de prestaties bij geheugentaken met zowel een lage moeilijkheidsgraad als een lage belasting. Gecompliceerde taken en taken met een hoge belasting leiden zelf al tot verhoogde arousal, en bij dit soort taken kan cafeïne tot overmatige arousal leiden. Cafeïne lijkt het werkgeheugen daarom te verbeteren onder omstandigheden waarin normaal gesproken weinig stimulatie is (Nehlig, 2010a).

• Onderzoek uit 2010 wijst erop dat dit effect kan samenhangen met de persoonlijkheid (Smillie, 2010). Hoewel cafeïne het werkgeheugen wel verbeterde bij extraverte mensen, was dit bij introverte mensen niet het geval. Meer onderzoek op dit terrein zou interessant zijn.

• Bij een ander onderzoek werd onder leerlingen in het hoger onderwijs getest of ze zich woorden herinnerden van zes verschillende lijsten met elk vijftien woorden na toediening van 200 mg cafeïne (gelijk aan twee kopjes koffie). De woorden op elke lijst waren semantisch gerelateerd aan één woord (het ‘kritische woord’) dat niet op de lijst voorkwam. De leerlingen herinnerden zich na de inname van cafeïne meer woorden en ‘kritische woorden’ dan na een placebo. Cafeïne leek de samenhang tussen de woorden en kritische woorden op de lijsten te versterken, en dus zowel het echte als het valse geheugen te verbeteren (Capek, 2009).

*Echt geheugen – deelnemers onthielden en herinnerden zich alleen woorden van de lijst; vals geheugen – deelnemers noemden woorden die niet op de lijst stonden maar wel samenhingen met de woorden op de lijst, d.w.z. uitgelokt door het kritische woord.
Synergetische effecten van cafeïne en glucose
Als cafeïne en glucose gelijktijdig worden opgenomen, heeft dit een gunstige synergetische uitwerking op de aanhoudende aandacht en het verbaal geheugen (Adan, 2010).
De gecombineerde toediening van glucose en cafeïne moduleert de neurale activiteit in een netwerk waarbij de pariëtale en prefrontale cortex betrokken zijn. Deze spelen een rol bij de aanhoudende aandacht. Van de gelijktijdige consumptie van beide stoffen wordt gedacht dat ze de efficiency van het aandachtsysteem vergroten. Proefpersonen, die het gecombineerde drankje ontvingen, lieten namelijk dezelfde prestaties zien als andere proefpersonen terwijl de aandachtsgebieden in de hersenen minder activatie vereisten (Serra-Grabulosa, 2010).
Voor meer kennis over het gecombineerde effect van deze beide stoffen is nader onderzoek vereist onder grotere groepen proefpersonen en met verschillende doses cafeïne, glucose en cognitieve inspanningen.

Cafeïne en stemming

Het is bekend dat lage tot matige doses cafeïne de hedonische toon kan verbeteren en angst kan wegnemen, terwijl bij hoge doses sprake is van toegenomen gespannen arousal (prikkeling), zoals angst, nervositeit en prikkelbaarheid. Bij subjectieve metingen is na de inname van cafeïne een dosisgerelateerde verbetering waargenomen van kalmte en interesse. Dit suggereert dat stemmingsverbetering mogelijk samenhangt met de mate van arousal bij aanvang.

• Oudere proefpersonen zijn gevoeliger voor de stemmingsverhogende effecten van cafeïne dan jonge mensen. Ook worden de stemmingseffecten beïnvloed door het moment van de dag; het grootste effect is laat in de ochtend (Smith & Rogers, 2006).

• De stemming wordt bovendien niet alleen gemoduleerd door de cafeïne zelf maar ook door de verwachting van de cafeïneconsumptie, die behalve de stemming ook de aandacht verbetert (Dawkins, 2011).

• Cafeïne komt de stemming van cafeïnegebruikers vaak ten goede (vergeleken met cafeïneonthouders); de grootste prestatieverbeteringen vinden plaats bij cafeïne-onthouders (Haskell, 2005).

• Met behulp van de veel toegepaste zelfbeoordelingsschaal Profile of Mood States (POMS) en de Bakan-test voor de cognitieve capaciteit is bij een dubbelblind onderzoek (Maridakis, 2009) gebleken dat inname van een matige dosis cafeïne (200 mg – circa 2 kopjes koffie) en een lage dosis koolhydraten (50 g wit brood) een positieve invloed had op de gemoedstoestand en de cognitieve prestaties, terwijl dit bij alleen koolhydraten niet het geval was. Dit wijst erop dat in de combinatiegroep cafeïne/koolhydraten de aanwezigheid van cafeïne het belangrijkste element was voor de verbeterde stemming en mentale prestaties.

• Bij een onderzoek, waarbij de rol van cafeïne op het sociale vermogen werd onderzocht, kregen de deelnemers ofwel cafeïnehoudende koffie (150 mg cafeïne) of cafeïnevrije koffie (9 mg cafeïne) toegediend. Daarna kregen ze opdracht om een fictieve persoon te bedenken en samen met deze persoon 45 minuten na de koffieconsumptie het Mixed Motive Game te spelen. Cafeïnehoudende koffie verhoogde coöperatief spelgedrag en de zichtbaarheid van verdrietige gevoelens. Dit wijst erop dat cafeïnehoudende koffie het sociale vermogen mogelijk verhoogt en depressieverschijnselen vermindert (Tse, 2009).

• Onderzoek onder 50.739 vrouwen (gemiddelde leeftijd 63 jaar) in het kader van de Nurses’ Health Study heeft gekeken naar cafeïne en depressie. Dit wees erop dat vrouwen die 2 tot 3 of minimaal 4 kopjes cafeïnehoudende koffie per dag dronken respectievelijk 15 of 20% minder kans liepen op een depressie vergeleken met vrouwen die maximaal één kopje cafeïnehoudende koffie per week dronken. De consumptie van cafeïnevrije koffie had geen invloed op de kans op een depressie. Dit observationele onderzoek duidt op de mogelijkheid dat cafeïne bescherming biedt tegen depressie (Lucas, 2011).

• Een ander cohortonderzoek onder Finse mannen meldde een daling van 77% in de kans op depressie bij zware koffiedrinkers (meer dan 813 mg cafeïne per dag, ofwel 8 kopjes koffie). Dit effect deed zich uitsluitend voor bij koffie en niet bij thee of alleen cafeïne (Ruusunen, 2010).

• Bij een kleinschalig pilotonderzoek is gemeld dat cafeïnehoudende koffie een sterkere positieve uitwerking had op stemmings- en aandachtsprocessen dan cafeïnevrije koffie. Het bijzondere was dat cafeïnevrije koffie met veel antioxidanten, zoals chlorogeenzuur, volgens de auteurs mogelijk ook tot een stemmings- en prestatieverbetering leiden. Dit suggereert dat andere stoffen dan cafeïne, zoals chlorogeenzuren, ook van invloed kunnen zijn op de stemming en prestaties (Cropley, 2012). Dit effect dient echter nog op grotere schaal te worden onderzocht.

• Ten slotte zijn koffie- en cafeïneconsumptie mogelijk geliefd onder specifieke patiëntengroepen, zoals mensen met een bipolaire stoornis, die meer genotsmiddelen drugs als tabak en koffie consumeren dan de algemene bevolking (Maremmani, 2011), en schizofreniepatiënten (Strassnig, 2006). De hypothese luidt dat patiënten roken en koffiedrinken om de bijwerkingen van medicijnen te verminderen, zoals anhedonie (het niet meer kunnen ervaren van vreugde), of de cognitieve symptomen te verbeteren die samenhangen met de behandeling.

Gewenning

Brain mapping
De vraag of cafeïne al dan niet verslavend is, is al jarenlang punt van discussie. De stimulerende en licht versterkende eigenschappen van cafeïne zijn waarschijnlijk de reden dat mensen cafeïne blijven consumeren (Nehlig, 2004).
Mensen drinken koffie echter volgens een vast patroon. De versterkende werking van koffie is mogelijk niet te danken aan de cafeïne op zich, maar aan het aangename aroma, de smaak van koffie en de sociale interactie die koffiedrinken doorgaans met zich meebrengt (Satel, 2006).
Drugs als cocaïne, morfine en nicotine activeren specifiek het dopaminerge mesolimbische hersencircuit van de afhankelijkheid en beloning bij lage doses.

• Bij preklinische onderzoeken is vastgesteld dat cafeïne die aan ratten werd verstrekt in doses die gelijk lagen met de menselijke consumptie (1-5 mg per kg lichaamsgewicht, ofwel 1-5 grote koppen koffie ineens) het energiemetabolisme (Nehlig, 2000) en de dopamine-afgifte (Acquas, 2002, De Luca, 2007) in dit circuit niet verhoogt.

Dit onderzoek is ook uitgebreid naar mensen.

• Proefpersonen kregen 3 mg per kg lichaamsgewicht cafeïne, gelijk aan circa 2 grote koppen koffie. Bij metingen van de cerebrale bloedvoorziening bleek dat cafeïne net als bij ratten niet leidde tot activering van het hersencircuit van de afhankelijkheid. Wel werden gebieden geactiveerd die een rol spelen bij de aandacht, waakzaamheid en spanning (de pariëtale zone) en de gebieden die de vegetatieve functies regelen (de hypothalamus en insulaire cortex) (Nehlig, 2010b).Dit zijn de eerste resultaten van onderzoek naar afhankelijkheid bij mensen op basis van brain mapping. Ze bevestigen de preklinische data dat er geen sprake is van betrokkenheid van het afhankelijkheidscircuit bij de fysiologische effecten van cafeïne (Acquas, 2002, De Luca, 2007). Anders gezegd, voldoet cafeïne volgens de brain mapping-technologie niet aan de criteria om te worden aangemerkt als verslavend middel.

Ontwenning

Een van de symptomen die verband houden met drugsafhankelijkheid is ontwenning. In 2013 heeft de American Psychiatric Association een nieuwe editie van de Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, de DSM-5, gepubliceerd. Deze voorziet in gestandaardiseerde criteria voor de classificatie van psychische stoornissen. Voor het eerst sinds de lancering in 1952 wordt ‘cafeïne ontwenning’ vermeld. In de handleiding wordt ontwenning van cafeïne gedefinieerd als, na langdurige dagelijkse consumptie, een symptoom als gevolg van abrupt stoppen of verminderen van cafeïne (APA, 2013).
Slechts een deel van de koffie-/cafeïneconsumerende bevolking heeft last van ontwenningsverschijnselen (hoofdpijn, verminderde alertheid en sufheid). Deze verschijnselen beginnen doorgaans zo’n 12-24 uur na het plotseling stoppen met de cafeïneconsumptie en zijn na 20-48 uur op hun hoogtepunt. Deze verschijnselen kunnen echter worden vermeden door de cafeïne-inname geleidelijk af te bouwen (Nehlig, 2004).

• Bij een onderzoek waarbij de bloedsnelheid in de hersenen werd gemeten nadat proefpersonen gedurende twee weken waren blootgesteld aan ofwel 400 mg cafeïne (circa 4 kopjes koffie) of een placebo, werd vastgesteld dat acute cafeïne-onthouding leidde tot aanzienlijke versnelling van de bloedstroom. Dit wijst, in lijn met eerdere onderzoeken, op het verband tussen vasculaire veranderingen en de symptomem van cafeïne-ontwenning zoals hoofdpijn, sufheid en verminderde alertheid (Sigmon, 2009).
• De inname van 250 mg cafeïne door cafeïnegebruikers (gemiddelde inname 375 mg cafeïne per dag) na 30 uur onthouding had een groter effect op de stemming en de keuzereactietijd dan een placebo (dit is de reactietijd bij taken waarbij iemand moet kiezen uit twee of meer opties). Ook leidde cafeïne tot een verhoogde selectieve aandacht en een geheugenverbetering bij zowel personen die geen cafeïne hadden geconsumeerd als personen die hun gebruikelijke consumptieniveau handhaafden. Dit suggereert dat er geen sprake is van ontwenning bij deze markers van de mentale prestaties (Addicott, 2009a).
• Een studie uit 2012 over de rol van cafeïne op het verbeteren van prestaties concludeerde eveneens dat de gunstige effecten van cafeïne op zowel eenvoudige als complexere taken niet met wegblijven van ontwenning te maken hadden (Einother, 2012).
• Bij een ander onderzoek (Addicott, 2009b) op basis van kwantitatieve perfusie-MRI werd geconstateerd dat de cerebrale bloedvoorziening toenam tijdens de onthoudingsperiode en afnam na cafeïne-inname. Dit gold zowel voor proefpersonen die zich onthielden van cafeïne als voor proefpersonen die cafeïne innamen. Uit dit onderzoek bleek verder dat bij zware koffiedrinkers (950 mg/dag of 9 grote koppen koffie) het cerebrovasculaire adenosinesysteem beperkt in staat is om de grote dagelijkse hoeveelheid cafeïne te compenseren. Dit onderzoek wordt echter door een aantal factoren beperkt, zoals de willekeurige classificatie van de dagelijkse cafeïneconsumptie en de mogelijke onderrapportage van ontwenningsverschijnselen.