Kofeina to najczęściej stosowana substancja o działaniu stymulującym ośrodkowy układ nerwowy. Przeciwdziała skutkom utraty snu na skutek działania neurobehawioralnego. Aby jednak mogła działać w sposób efektywny, a jej spożycie było bezpieczne, konieczne jest jej stosowanie we właściwej ilości i w odpowiednim czasie. Badania przeprowadzone we współpracy z armią Stanów Zjednoczonych pozwoliły opracować algorytm umożliwiający jak najlepsze wykorzystanie tego naturalnego alkaloidu.
Dr Jacques Reifman, współautor badania mówi: “Nasz algorytm jest pierwszym narzędziem ilościowym, które zapewnia zautomatyzowane, dostosowane do indywidualnych potrzeb wytyczne dotyczące bezpiecznego i skutecznego dawkowania kofeiny w celu maksymalizacji uwagi w sytuacji, gdy jest to najbardziej potrzebne ze względu na warunki braku snu.”
Naukowcy zastosowali sprawdzony matematyczny model przewidujący wpływ braku snu i spożycia określonej ilości kofeiny na wyniki w teście czujności psychomotorycznej (PVT, ang. psychomotor vigilance task) i połączyli go z algorytmem optymalizacyjnym o dużej wydajności obliczeniowej. Dzięki temu możliwe stało się określenie, kiedy należy przyjmować kofeinę i jakie powinny być jej ilości, aby umożliwić jak najlepsze funkcjonowanie pomimo niewyspania. Wykorzystano przy tym dostarczone przez ochotników harmonogramy cyklu snu i czuwania oraz maksymalną dopuszczalna dawkę kofeiny. Te dane wyjściowe zapewniają otrzymanie jako wyniku strategii dawkowania tego alkaloidu.
Ocenę algorytmu przeprowadzono na podstawie wcześniejszych rezultatów badań eksperymentalnych. Dla każdego z nich opracowano dwie strategie. Jedna z nich poprawiała przewidywaną wartość PVT z zastosowaniem ilości kofeiny wykorzystanej w oryginalnym badaniu, druga natomiast miała na celu osiągnięcie podobnego poziomu z użyciem mniejszej ilości tego alkaloidu. Porównanie obu metod pozwoliło stwierdzić, że zastosowanie nowego algorytmu umożliwiło zmniejszenie zużycia kofeiny o 65%, przy jednoczesnym 64% wzroście wydajności neurobehawioralnej. Otrzymane przez badaczy wyniki świadczą o tym, że w każdych warunkach możliwe jest wykorzystanie algorytmu dla indywidualnego harmonogramu cyklu dobowego w celu maksymalizacji korzyści wynikających ze spożywania kofeiny.
