Cameron Merritt
0 
3330
413
Veel mensen schenken 's ochtends suf een kopje koffie in om wakker te worden. Maar hoeveel cafeïne moet u precies consumeren - en wanneer moet u het innemen - om "piek" alertheid te bereiken?
Een nieuw algoritme wil die vraag beantwoorden.
Het algoritme, ontwikkeld door onderzoekers van het Amerikaanse leger, houdt rekening met de slaapschema's van mensen en identificeert hoeveel cafeïne ze moeten consumeren, en wanneer, om optimale alertheid te bereiken. [10 interessante feiten over cafeïne]
De onderzoekers ontdekten dat ze, door dit algoritme te gebruiken, de prestaties van mensen bij een aandachtstaak tot 64 procent konden verbeteren, ook al consumeerden mensen dezelfde totale hoeveelheid cafeïne als voorheen. (Het algoritme kan bijvoorbeeld een bepaalde hoeveelheid cafeïne per keer aanbevelen, en later op de dag een andere hoeveelheid.) Uit het onderzoek bleek ook dat mensen, door het doseringsschema van het algoritme te volgen, hun cafeïneconsumptie met maximaal tot 65 procent, en toch hetzelfde prestatieniveau bereiken.
"We hebben algoritmen ontwikkeld die samenwerken, en ze stellen ons in wezen in staat om op individueel niveau te bepalen wanneer en hoeveel het individu cafeïne moet nemen om topprestaties te bereiken op het gewenste tijdstip, voor de gewenste duur", aldus senior auteur Jaques. Reifman, directeur van het DoD Biotechnology High Performance Computing Software Applications Institute bij het US Army Medical Research and Materiel Command in Fort Detrick, Maryland.
Als je bijvoorbeeld een student bent die de afgelopen week slaapgebrek heeft gehad tijdens het klaarmaken voor een aankomend examen, probeert het algoritme je te vertellen wanneer je cafeïne moet nemen "zodat je tijdens het examen zo alert mogelijk bent", Reifman vertelde .
De onderzoekers hebben hun technologie al gebruikt om een webgebaseerde tool en een smartphone-app te ontwikkelen, genaamd 2B-Alert, die de alertheid van een persoon kan voorspellen op basis van hun slaaptijd en cafeïneconsumptie. De webtool biedt een resultaat voor de 'gemiddelde Joe', terwijl de smartphone-app in de loop van de tijd leert hoe een persoon reageert op slaapgebrek en cafeïne, zei Reifman..
Momenteel vertelt de openbaar beschikbare versie van 2B-Alert mensen niet wanneer en hoeveel cafeïne ze moeten nemen om topprestaties te bereiken. Dit aspect van het werk wordt nog steeds gevalideerd in onderzoeken naar Amerikaanse soldaten.
Hoewel het werk wordt ontwikkeld voor het leger, hoopt Reifman dat het uiteindelijk ook ten goede kan komen aan het lekenpubliek, waaronder ploegenarbeiders, luchtverkeersleiders en zelfs studenten die zich klaarmaken voor een test. "We hebben allemaal last van slaapgebrek", zei Reifman.
De studie werd op 28 mei gepubliceerd in de Journal of Sleep Research.
Cafeïne en timing
De effectiviteit van cafeïne hangt niet alleen af van hoeveel u binnenkrijgt, maar ook van wanneer u het binnenkrijgt - voor iemand die niet slaapt, kan een enkele kop koffie 's ochtends slaperigheid later op de dag niet voorkomen..
Eerder ontwikkelden de onderzoekers een wiskundig model, het Unified Model of Performance (UMP) genaamd, dat de effecten van slaapverlies en cafeïneconsumptie op iemands prestaties kon voorspellen. Maar dit model vertelde mensen niet precies wanneer en hoeveel cafeïne ze nodig hadden om hun topprestaties te bereiken.
Om dit probleem aan te pakken, combineerden de onderzoekers de UMP met een "optimalisatie-algoritme". Het nieuwe algoritme gebruikte het slaapschema van een persoon als input en leverde een 'cafeïnedoseringsstrategie' (wanneer en hoeveel cafeïne te nemen) als output.
De onderzoekers testten hun algoritme vervolgens met behulp van gegevens uit eerdere onderzoeken naar de effectiviteit van cafeïne bij mensen die slaapgebrek hadden. In deze eerdere onderzoeken kregen mensen een bepaalde tijd geen slaap en kregen ze specifieke doses cafeïne. Vervolgens bepaalden de onderzoekers hoe goed de cafeïne hun prestaties verbeterde bij een eenvoudige taak waarbij aandacht en reactietijd werden gemeten.
In de nieuwe studie voerden de onderzoekers computersimulaties uit om de prestaties van mensen te onderzoeken met behulp van de doseringsstrategieën voor cafeïne in de oorspronkelijke studies, evenals de doseringsstrategieën die werden bepaald door het nieuwe algoritme..
Ze ontdekten dat de doseringsstrategieën van het nieuwe algoritme de prestaties van mensen met 16 tot 64 procent konden verbeteren en het totale cafeïneconsumptie met 17 tot 65 procent konden verminderen, vergeleken met de eerdere onderzoeken..
Hoe was dit mogelijk? In één onderzoek consumeerden de deelnemers bijvoorbeeld elke dag gedurende vijf dagen 400 milligram cafeïne op hetzelfde tijdstip, voor een totaal van 2000 mg. Maar omdat de deelnemers slaapgebrek hadden - ze kregen slechts 5 uur slaap per nacht - bouwden ze geleidelijk een "slaapschuld" op die hun prestaties nadelig beïnvloedde, vooral later op de dag. Dus het optimalisatie-algoritme bepaalde dat deelnemers later op de week (vooral later op de dag) meer cafeïne nodig hadden - en minder cafeïne aan het begin van de week - om hun prestaties te optimaliseren..
Hoewel de huidige studie retrospectief was (wat betekent dat er eerdere gegevens werden gebruikt), plannen de onderzoekers een nieuwe studie die het algoritme in realtime zal testen. In deze toekomstige studie zullen soldaten gedurende een bepaalde tijd geen slaap krijgen. Ongeveer halverwege deze periode zal het algoritme bepalen hoeveel cafeïne elke soldaat nodig heeft, en op welk tijdstip, zodat ze op zijn minst een bepaald niveau van alertheid bereiken, zei Reifman..
Reifman zei dat het optimalisatie-algoritme ergens voor het einde van het jaar beschikbaar zou moeten zijn op het 2B-Alert-platform..
Origineel artikel over .