كثير من الناس يسكبون فنجانًا من القهوة في الصباح لإيقاظ أنفسهم. ولكن بالضبط كم من الكافيين يجب أن تستهلك - ومتى يجب أن تأخذه - لتحقيق يقظة "الذروة"؟
تهدف خوارزمية جديدة للإجابة على هذا السؤال.
الخوارزمية ، التي طورها باحثو الجيش الأمريكي ، تأخذ في الاعتبار جداول نوم الأشخاص وتحدد كمية الكافيين التي يجب أن يستهلكوها ، ومتى ، لتحقيق اليقظة المثلى.
وجد الباحثون أنه باستخدام هذه الخوارزمية ، يمكنهم تحسين أداء الأشخاص في مهمة الانتباه بنسبة تصل إلى 64 بالمائة ، على الرغم من أن الأشخاص كانوا يستهلكون نفس الكمية الإجمالية من الكافيين كما كانوا يفعلون من قبل. (قد توصي الخوارزمية ، على سبيل المثال ، بكمية محددة من الكافيين في وقت واحد ، ثم كمية مختلفة في وقت لاحق من اليوم.) وجدت الدراسة أيضًا أنه من خلال اتباع جدول جرعات الخوارزمية ، يمكن للأشخاص تقليل استهلاكهم من الكافيين بنسبة تصل إلى 65 في المائة ، ولا تزال تحقق نفس المستوى من الأداء.
قال مؤلف الدراسة البارز جاك "لقد طورنا خوارزميات تعمل معًا ، وهي تسمح لنا بشكل أساسي بتحديد ، على المستوى الفردي ، متى وكيف يجب على الفرد تناول الكافيين لتحقيق أعلى أداء في الوقت المطلوب ، خلال المدة المطلوبة". Reifman ، مدير معهد تطبيقات برمجيات الحوسبة عالية الأداء DoD Biotechnology في البحوث الطبية للجيش الأمريكي وقيادة العتاد في فورت ديتريك ، ماريلاند.
على سبيل المثال ، إذا كنت طالبًا تم حرمانه من النوم خلال الأسبوع الماضي أثناء تدريباته على الامتحان القادم ، فإن الخوارزمية تهدف إلى إخبارك بموعد تناول الكافيين "بحيث تكون متيقظًا قدر الإمكان أثناء الاختبار" Reifman قال لـ Live Science.
استخدم الباحثون بالفعل تقنيتهم لتطوير أداة قائمة على الويب وتطبيق للهواتف الذكية ، يسمى 2B ‐ Alert ، والذي يمكن أن يتوقع يقظة الشخص بناءً على وقت نومه واستهلاك الكافيين. قال Reifman أن أداة الويب توفر نتيجة لـ "جو متوسط" ، بينما يتعلم تطبيق الهاتف الذكي بمرور الوقت كيف يستجيب الفرد لحرمان النوم والكافيين.
في الوقت الحالي ، لا تخبر النسخة المتاحة للجمهور من 2B-Alert الناس بموعد ومقدار الكافيين الذي يجب تناوله لتحقيق أعلى أداء. هذا الجانب من العمل لا يزال قيد التحقق من صحة الدراسات التي أجريت على الجنود الأمريكيين.
في نهاية المطاف ، على الرغم من أن العمل قيد التطوير للجيش ، يأمل ريفمان أنه يمكن أن يفيد أيضًا الجمهور العادي ، بما في ذلك عمال المناوبات ومراقبي الحركة الجوية وحتى الطلاب الذين يتدربون لإجراء الاختبار. قال ريفمان "كلنا نعاني من الحرمان من النوم" من وقت لآخر.
الكافيين والتوقيت
لا تعتمد فعالية الكافيين على مقدار ما تستهلكه فقط ، ولكن عندما تستهلكه - بالنسبة للشخص المحروم من النوم ، قد لا يمنع فنجان واحد من القهوة في الصباح من النعاس في وقت لاحق من اليوم.
في السابق ، طور الباحثون نموذجًا رياضيًا ، يسمى النموذج الموحد للأداء (UMP) ، والذي يمكن أن يتوقع آثار فقدان النوم واستهلاك الكافيين على أداء الشخص. لكن هذا النموذج لم يخبر الناس بالضبط متى ومقدار الكافيين الذي يحتاجون إليه لتحقيق أعلى أداء.
لمعالجة هذه المشكلة ، قام الباحثون بدمج UMP مع "خوارزمية التحسين". استخدمت الخوارزمية الجديدة جدول نوم الشخص كمدخل وقدمت "استراتيجية جرعات الكافيين" (متى ومقدار الكافيين الذي يجب تناوله) كمخرجات.
ثم قام الباحثون باختبار الخوارزمية باستخدام بيانات من دراسات سابقة حول فعالية الكافيين على الأشخاص المحرومين من النوم. في هذه الدراسات السابقة ، حُرم الأشخاص من النوم لفترات زمنية معينة وأعطوا جرعات محددة من الكافيين. بعد ذلك ، قام الباحثون بقياس مدى جودة الكافيين في تحسين أدائهم في مهمة بسيطة تقيس الانتباه ووقت التفاعل.
في الدراسة الجديدة ، أجرى الباحثون محاكاة كمبيوتر لفحص أداء الأشخاص باستخدام استراتيجيات جرعات الكافيين في الدراسات الأصلية ، بالإضافة إلى استراتيجيات الجرعات التي تحددها الخوارزمية الجديدة.
ووجدوا أن استراتيجيات الجرعات من الخوارزمية الجديدة يمكن أن تحسن أداء الأشخاص بنسبة 16 إلى 64 في المائة وتقلل إجمالي استهلاك الكافيين بنسبة 17 إلى 65 في المائة ، مقارنة بالدراسات السابقة.
كيف كان هذا ممكنًا؟ على سبيل المثال ، في إحدى الدراسات ، استهلك المشاركون 400 ملليغرام من الكافيين في نفس الوقت كل يوم ، لمدة خمسة أيام ، بما مجموعه 2000 ملغ. ولكن لأن المشاركين كانوا محرومين من النوم - يحصلون على 5 ساعات فقط من النوم في الليلة - فقد حصلوا تدريجياً على "دين للنوم" أضر بأدائهم ، خاصة في وقت لاحق من اليوم. لذلك حددت خوارزمية التحسين أن المشاركين بحاجة إلى المزيد من الكافيين في وقت لاحق من الأسبوع (خاصة في وقت لاحق من اليوم) - وأقل من الكافيين في بداية الأسبوع - لتحسين أدائهم.
بينما كانت الدراسة الحالية بأثر رجعي (بمعنى أنها استخدمت بيانات سابقة) ، يخطط الباحثون لدراسة أخرى ستختبر الخوارزمية في الوقت الفعلي. في هذه الدراسة المستقبلية ، سيحرم الجنود من النوم لفترة معينة من الوقت. وقال ريفمان ، في منتصف هذه الفترة تقريبًا ، ستحدد الخوارزمية مقدار الكافيين الذي يحتاجه كل جندي ، وفي أي وقت ، حتى يحققوا مستوى معينًا من اليقظة على الأقل.
قال Reifman أن خوارزمية التحسين يجب أن تكون متاحة على منصة 2B-Alert في وقت ما قبل نهاية العام.
