Nächtlicher Koffeinkonsum verursacht impulsives Verhalten

Wissenschaftler der University of Texas in El Paso und der University of Illinois unter der Leitung von Eric B. Saldes veröffentlichten in iScience eine Studie, in der sie erstmals zeigten, dass nächtlich eingenommenes Koffein die Fähigkeit zur Unterdrückung unerwünschter motorischer Reaktionen verringert und impulsives Verhalten bei Fruchtfliegen (Drosophila melanogaster) verursacht.

Warum ist das wichtig?

Koffein ist das weltweit am häufigsten konsumierte Psychostimulans. Es wird nicht nur morgens, sondern auch abends konsumiert, um Schichten, Lernen oder Dienst zu bewältigen. Die Auswirkungen von nächtlichem Koffeinkonsum auf kognitive Funktionen und Verhaltenskontrolle sind jedoch noch wenig erforscht.

Design und Methoden

• Modell: Drosophila ist ein anerkanntes genetisches Objekt zur Untersuchung der neuronalen Mechanismen des Verhaltens.
• Verabreichungsbedingungen: Fütterung mit Koffeinlösung tagsüber (ZT2–10) oder nachts (ZT14–22); Kontrolle – ohne Koffein.
• Impulsivitätstest: mechanischer Luftstoß (aversiver Luftstoß). Normalerweise stoppen Fliegen ihre Bewegung, wenn ein starker Luftstrom auftritt; bei denen, die abends Koffein erhielten, war die Hemmungsreaktion beeinträchtigt.
• Aktivitäts- und Schlafkontrolle: Die Gehgeschwindigkeit wurde nicht verändert und künstlicher Schlafentzug (durch Licht oder Schütteln) führte nicht zu ähnlichen Defekten, mit Ausnahme allgemeiner Hyperaktivität oder Schlafentzug.

Wichtigste Ergebnisse

1. Impulsive Bewegung nur mit nächtlichem Koffein.

• Koffein während des Tages hatte keinen Einfluss auf die Fähigkeit der Fliegen, ihre Bewegungen zu hemmen.
• Während der Nacht nahm die Impulsivität (Anteil der Reaktionen, Widerstandsschmerz) um 40–60 % zu.

1. Geschlechtsunterschiede.

   • Frauen zeigten eine höhere Impulsivität (+70 %) als Männer (+30 %), trotz vergleichbarer Koffeinwerte im Körper.

2. Zirkadiane Modulation.

   • Durch die Blockierung zirkadianer Gene (Uhr, Zyklus) beseitigten die Wissenschaftler den Unterschied zwischen der Aufnahme am Tag und in der Nacht, was auf ein „Zeitfenster der Anfälligkeit“ in der Nacht hindeutete.

3. Dopamin als Mediator.

• Eine verringerte Dopaminsynthese (Pale/+-Mutanten) oder die Stilllegung von PAM-dopaminergen Neuronen hob die Wirkung von Koffein auf die Impulsivität auf.
• Dopamintransportermutanten (Fumin/+) erhöhten die Impulsivität.

1. Die Rolle des D1-Rezeptors im Fliegenhirn.

   • Durch gezielte Zerstörung des dDA1/Dop1R1-Rezeptors in den α/β- und γ-Lappen des Pilzkörpers wurde die Koffeinwirkung vollständig blockiert. Der γ-Lappen war dabei am empfindlichsten.

Mechanismen

Den Autoren zufolge kommt es nachts zu einer erhöhten Empfindlichkeit des Dopaminsystems in wichtigen Nervenknoten und einem „Fenster“ erhöhter Durchlässigkeit für Koffein, das hemmende neuronale Schaltkreise stört, was zu einer Beeinträchtigung der motorischen Kontrolle führt.

Aussagen von Wissenschaftlern

„Wir haben gezeigt, dass Koffein je nach Tageszeit und Geschlecht unterschiedliche Wirkungen hat. Diese Wirkungen werden durch Dopamin und die circadiane Uhr vermittelt“, sagt Saldes.

„Die Ergebnisse haben Auswirkungen auf diejenigen, die nachts arbeiten oder Kaffee brauchen, um wach zu bleiben: Nicht nur der Schlaf kann beeinträchtigt sein, sondern auch die Impulskontrolle“, fügt Co-Autor Paul R. Sabandal hinzu.

Aussichten

Die Autoren betonen die Notwendigkeit klinischer Studien an Menschen, insbesondere an Schichtarbeitern, Militärpersonal und Mitarbeitern im Gesundheitswesen, um Folgendes festzustellen:

• Erhöht der abendliche Konsum von Koffein das Risiko voreiliger Entscheidungen und Fehler?
• Gibt es ähnliche Geschlechtsunterschiede beim Menschen?
• Wie Schlafdosen und Chrono-Regime mit dem Risiko impulsiven Verhaltens in Zusammenhang stehen.

Diese Arbeit eröffnet die Möglichkeit, personalisierte Empfehlungen zum Koffeinkonsum basierend auf Tageszeit, Geschlecht und individuellem Chronotyp zu geben.