咖啡因摄入对男性早晨认知和肌肉力量指标的影响：一种标准化方法 Jo?o P. S. Agulhari, Neil Chester, Magali Giacomoni, Karl C. Gibbons, Dani Hajdukiewicz, Haydyn L. O’Brien, Thomas D. O’Brien, Jack Jensen, Briony Lucas and Ben J. Edwards

《Nutrients》：Effects of Caffeine Ingestion on Morning Cognitive and Muscle Strength Measures in Males: A Standardized Approach Jo?o P. S. Agulhari, Neil Chester, Magali Giacomoni, Karl C. Gibbons, Dani Hajdukiewicz, Haydyn L. O’Brien, Thomas D. O’Brien, Jack Jensen, Briony Lucas and Ben J. Edwards + 2 authors

　　

背景/目的：研究人员调查了在早晨（07:30 h）摄入咖啡因（约1小时前）是否对随后的情绪、力量和认知指标有益。方法：招募了14名娱乐性活跃男性并完成六个环节：（i）卧推和背蹲的一次重复最大重量（1RM）测试；（ii）两次力量测试熟悉环节；（iv）三种实验条件，采用双盲、随机平衡设计顺序给药，分别为咖啡因（CAFF，300 mg或2.8–4.3 mg/kg体重）、安慰剂（PLAC，06:30 h摄入）或无药对照（NoPill）。在每个实验环节中，到达实验室后测量直肠和皮肤温度，并通过一系列测试（连线测试、Rey听觉词语学习测试和Stroop色词干扰测试）评估认知表现。随后进行等长椅上的最大自主收缩（MVC）伴或不伴刺激，以及卧推和背蹲在40%、60%和80% 1RM下的三次重复。使用MuscleLab线性编码器记录平均功率（AP）、平均速度（AV）、峰值速度（PV）、平均推进速度（MPV）、平均加速度（RDV）、位移（D）和达峰速度时间（tPV）。每组运动后询问主观疲劳感觉（RPE）。数据采用重复测量的通用线性模型分析。结果：与不伴刺激的NoPill和伴刺激的PLAC条件相比，CAFF条件下的MVC峰值力显著增加（刺激：Δ9.0%和8.7%；无刺激：8.3%；p < 0.05；η2p= 0.33和0.42）。CAFF比其它条件实现了更高的肌肉激活率（~6%，p ≤ 0.042；η2p= 0.33）。在无刺激MVC中，RPE感知更轻松（4.8%，p = 0.04）。CAFF条件下的AV和MPV值在卧推（Δ3.3%和4.6%）和背蹲（Δ7.7%和9.2%）中均高于PLAC条件（p = 0.031；η2p= 0.24和0.23及0.24和0.32）。CAFF改善了听觉总回忆能力，优于NoPill（9.5%，p = 0.040；η2p= 0.22）。结论：早晨摄入咖啡因可将MVC提升至晚间水平，并改善卧推、背蹲和部分回忆表现。咖啡因对核心体温、情绪、疲劳感、警觉性或其它认知表现指标无影响。

论文解读：早晨摄入咖啡因对男性肌肉力量与认知功能的规范化研究

研究背景与问题提出

竞技体育中运动员常需在早晨参赛或训练，但人体肌肉功率输出和认知表现存在昼夜节律，通常在午后或傍晚达到高峰，早晨则处于低谷。咖啡因（1,3,7-三甲基黄嘌呤）作为广泛研究的运动补剂，其机制主要通过阻断腺苷受体（adenosine receptors）拮抗睡眠压力，提升警觉性和注意力。然而，既往关于早晨摄入咖啡因的研究存在方法学缺陷：缺乏无药对照（NoPill）以区分安慰剂效应、样本量不足、未控制受试者咖啡因习惯摄入量及昼夜类型（chronotype）等因素。为此，本研究采用严格标准化方案，旨在明确300 mg咖啡因对早晨肌肉力量（等长收缩与动态举重）及认知功能的影响，并发表于《Nutrients》。

研究方法与技术路线

研究对象为14名娱乐性活跃男性（低咖啡因摄入者，<150 mg/天），年龄在18–30岁。研究采用三交叉双盲设计，包含一次1RM测试、两次熟悉环节及三个实验条件（CAFF：300 mg；PLAC：麦芽糊精；NoPill：无药）。实验于07:30–08:30 h进行，受试者在06:30 h服药，空腹到达实验室。主要技术方法包括：使用直肠探头和皮肤传感器测量核心体温（T_rec）与皮肤温度（T_sk）；通过连线测试（TMT）、Rey听觉词语学习测试（RAVLT）和Stroop色词干扰测试评估认知功能；采用Biodex等速系统测量股四头肌等长最大自主收缩（MVC）及肌电激活率；利用MuscleLab线性编码器采集卧推和背蹲在40%、60%、80% 1RM负荷下的动力学参数（AP、AV、PV、MPV、RDV、D、tPV）；并记录主观疲劳感觉（RPE）和情绪状态（POMS量表）。统计分析采用重复测量方差分析（ANOVA）及Bonferroni事后检验。

研究结果

1. 1.
   静息与热身前后体温：三种实验条件在静息T_rec、T_sk和平均体温（T_mb）上无显著差异；热身后T_rec升高，T_sk和T_mb降低，存在主效应（p < 0.05）。
2. 2.
   MVC力值与肌肉激活率：伴刺激MVC峰值力在CAFF条件下显著高于NoPill（Δ9.0%）和PLAC（Δ8.7%，p < 0.05）；无刺激时CAFF亦高于PLAC（Δ8.3%）。CAFF条件下肌肉激活率较NoPill和PLAC高约6%（p ≤ 0.042），且无刺激MVC的RPE显著低于其他条件（p = 0.04）。
3. 3.
   卧推动力学：CAFF条件下的AV和MPV值显著高于NoPill和PLAC（卧推Δ3.3%–4.6%，背蹲Δ7.7%–9.2%，p = 0.031）。负荷主效应显示，40% 1RM时AP、AV、D、MPV、RDV、PV最高，80%时最低，tPV则随负荷增加而延长。
4. 4.
   背蹲动力学：CAFF在AV、MPV和位移（D）上优于NoPill和PLAC（p > 0.05）。负荷与条件交互作用显示，CAFF在60%–80% 1RM时的RDV高于NoPill。
5. 5.
   认知功能测试：仅RAVLT总正确数在CAFF条件下高于NoPill（Δ9.5%，p = 0.040），其余认知指标无组间差异。
6. 6.
   情绪、咖啡因戒断与睡眠问卷：所有情绪轮廓、戒断症状及睡眠质量评分在各条件下均无显著差异。
7. 7.
   剂量与MVC变化的相关性：个体咖啡因剂量（mg/kg）与NoPill对照的MVC变化呈显著负相关（r = ?0.661，p = 0.01），即较低剂量/kg体重产生较大力量提升。

讨论与结论

研究表明，低咖啡因习惯的娱乐性活跃男性在早晨摄入300 mg咖啡因（约3.6 mg/kg）可显著提升等长MVC峰值力（较NoPill和PLAC提升8.3%–9.0%，效应量大η2_p= 0.31–0.42）及动态举重的平均与推进速度（卧推3.3%–4.6%，背蹲7.7%–9.2%），并改善听觉词语回忆能力。这些效应归因于咖啡因阻断腺苷受体，增强中枢驱动及钙释放，降低主观用力感（RPE）。值得注意的是，引入NoPill对照组揭示了安慰剂效应的潜在影响（CAFF与NoPill差值大于CAFF与PLAC差值），提示未来研究需纳入无药对照以分离真实药效。此外，咖啡因未改变核心体温、情绪状态或多数认知指标，表明其作用具有特异性。本研究的规范化设计（控制睡眠、饮食、昼夜类型及熟悉环节）为早晨训练的运动员提供了实用参考，但样本限于年轻男性，未来需扩展至女性、极端昼夜类型及不同咖啡因习惯人群，并结合血药浓度与基因型（如CYP1A2）分析个体化反应。

结论：在低咖啡因消费者中，早晨摄入咖啡因可提升MVC至晚间水平，并改善部分动态力量与回忆表现，为晨训期间的营养策略提供了实证依据。