Beaucoup de gens versent groggy une tasse de café le matin pour se réveiller. Mais exactement combien de caféine devriez-vous consommer - et quand devez-vous la prendre - pour atteindre une vigilance maximale?
Un nouvel algorithme vise à répondre à cette question.
L'algorithme, développé par des chercheurs de l'armée américaine, prend en compte les horaires de sommeil des gens et identifie la quantité de caféine qu'ils devraient consommer et quand, pour atteindre une vigilance optimale.
Les chercheurs ont découvert qu'en utilisant cet algorithme, ils pouvaient améliorer les performances des personnes sur une tâche d'attention jusqu'à 64%, même si les gens consommaient la même quantité totale de caféine qu'auparavant. (L'algorithme peut recommander, par exemple, une quantité spécifique de caféine à la fois, puis une quantité différente plus tard dans la journée.) L'étude a également révélé qu'en suivant le schéma posologique de l'algorithme, les gens pouvaient réduire leur consommation de caféine jusqu'à à 65 pour cent, et toujours atteindre le même niveau de performance.
"Nous avons développé des algorithmes qui fonctionnent ensemble, et ils nous permettent essentiellement de déterminer, au niveau individuel, quand et combien l'individu devrait prendre de la caféine pour atteindre des performances maximales au moment souhaité, pour la durée souhaitée", a déclaré l'auteur principal de l'étude, Jaques. Reifman, directeur du DoD Biotechnology High Performance Computing Software Applications Institute au US Army Medical Research and Materiel Command à Fort Detrick, Maryland.
Par exemple, si vous êtes un étudiant qui a été privé de sommeil la semaine dernière alors qu'il se préparait pour un examen à venir, l'algorithme vise à vous dire quand prendre de la caféine "afin que vous soyez aussi vigilant que possible pendant l'examen", Reifman a déclaré Live Science.
Les chercheurs ont déjà utilisé leur technologie pour développer un outil Web et une application pour smartphone, appelée 2B-Alert, qui peuvent prédire la vigilance d'une personne en fonction de son temps de sommeil et de sa consommation de caféine. L'outil Web fournit un résultat pour le "Joe moyen", tandis que l'application pour smartphone apprend au fil du temps comment un individu réagit à la privation de sommeil et à la caféine, a déclaré Reifman.
Actuellement, la version publique de 2B-Alert ne dit pas aux gens quand et combien de caféine prendre pour atteindre des performances optimales. Cet aspect du travail est toujours en cours de validation dans des études sur les soldats américains.
En fin de compte, bien que le travail soit en cours d'élaboration pour les militaires, Reifman espère qu'il pourra également bénéficier au public non professionnel, y compris les travailleurs postés, les contrôleurs de la circulation aérienne et même les étudiants entassés pour un test. "Nous souffrons tous de privation de sommeil" de temps en temps, a déclaré Reifman.
Caféine et timing
L'efficacité de la caféine ne dépend pas seulement de la quantité que vous consommez, mais de la consommation - pour une personne privée de sommeil, une seule tasse de café le matin peut ne pas empêcher la somnolence plus tard dans la journée.
Auparavant, les chercheurs ont développé un modèle mathématique, appelé modèle unifié de performance (UMP), qui pouvait prédire les effets de la perte de sommeil et de la consommation de caféine sur les performances d'une personne. Mais ce modèle n'a pas dit aux gens exactement quand et combien de caféine ils devaient prendre pour atteindre leurs performances maximales.
Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont combiné l'UMP avec un «algorithme d'optimisation». Le nouvel algorithme a utilisé l'horaire de sommeil d'une personne comme entrée et a fourni une "stratégie de dosage de caféine" (quand et combien de caféine prendre) comme sortie.
Les chercheurs ont ensuite testé leur algorithme à l'aide des données d'études antérieures sur l'efficacité de la caféine chez les personnes privées de sommeil. Dans ces études antérieures, les gens étaient privés de sommeil pendant un certain temps et recevaient des doses spécifiques de caféine. Ensuite, les chercheurs ont mesuré dans quelle mesure la caféine a amélioré leurs performances sur une tâche simple qui mesurait l'attention et le temps de réaction.
Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont effectué des simulations informatiques pour examiner les performances des personnes en utilisant les stratégies de dosage de la caféine dans les études originales, ainsi que les stratégies de dosage déterminées par le nouvel algorithme.
Ils ont constaté que les stratégies de dosage du nouvel algorithme pouvaient améliorer les performances des personnes de 16 à 64% et réduire la consommation totale de caféine de 17 à 65%, par rapport aux études antérieures.
Comment était-ce possible? Par exemple, dans une étude, les participants ont consommé 400 milligrammes de caféine à la même heure chaque jour, pendant cinq jours, pour un total de 2000 mg. Mais parce que les participants étaient privés de sommeil - ne dormant que 5 heures par nuit - ils ont progressivement accumulé une «dette de sommeil» qui a nui à leurs performances, en particulier plus tard dans la journée. Ainsi, l'algorithme d'optimisation a déterminé que les participants avaient besoin de plus de caféine plus tard dans la semaine (en particulier plus tard dans la journée) - et moins de caféine au début de la semaine - pour optimiser leurs performances.
Bien que l'étude actuelle soit rétrospective (ce qui signifie qu'elle a utilisé des données antérieures), les chercheurs envisagent une autre étude qui testera l'algorithme en temps réel. Dans cette future étude, les soldats seront privés de sommeil pendant un certain temps. À mi-chemin de cette période, l'algorithme déterminera la quantité de caféine dont chaque soldat a besoin, et à quel moment, afin qu'il atteigne au moins un certain niveau de vigilance, a déclaré Reifman.
Reifman a déclaré que l'algorithme d'optimisation devrait être disponible sur la plate-forme 2B-Alert quelque temps avant la fin de l'année.
