저녁에 커피는 뇌에 어떤 영향을 미칠까?

늦은 시간 카페인 섭취는 자는 동안에도 뇌를 깨어 있게 한다.

저녁 늦게 커피를 마시면 뇌에 영향을 미친다. 한 연구에 따르면 카페인은 수면을 변화시켜 밤에 뇌를 더 각성 상태로 유지하게 한다. 이는 뇌의 회복을 방해하고 야간 기억 형성에도 영향을 미칠 수 있다. 연구진은 이러한 커피의 자극 효과가 노년층보다 젊은층에서 더 두드러진다는 것을 발견했다.

▲ 커피는 낮에는 도움이 되는 자극제다. 하지만 밤에는 카페인이 오히려 방해가 된다. pixabay

카페인은 전 세계에서 가장 흔하게 섭취되는 향정신성 물질이다. 이 천연 각성제는 커피뿐만 아니라 차, 초콜릿, 에너지 드링크, 그리고 여러 청량음료에도 들어 있다. 카페인의 자극적이고 활력을 주는 효과 덕분에 카페인 섭취는 일상생활에서 여러모로 도움이 될 수 있다. 카페인은 기억력에도 도움이 된다는 연구 결과도 있다.

늦은 시간에 커피를 마셔본 사람이라면 누구나 카페인이 잠들기 어렵게 만들고 원치 않게 오랫동안 깨어 있게 만든다는 것을 알고 있을 것이다. 하지만 우리가 마침내 잠이 들 때 우리 몸에서는 정확히 어떤 일이 일어날까?

커피는 수면에 어떤 영향을 미치는가?

몬트리올 대학교의 필립 톨케(Philipp Thölke)가 이끄는 연구진은 저녁 카페인 섭취가 수면에 미치는 영향을 더욱 자세히 조사했다. 연구진은 뇌파(EEG)를 사용하여 두 날 밤 수면 피험자 40명의 뇌 활동을 기록했다. 첫 번째 실험에서 피험자들은 취침 3시간 전과 1시간 전에 카페인 100mg이 함유된 캡슐을 복용했다. 두 번째 날 밤에는 같은 시간에 위약을 복용했다.

연구진은 EEG 데이터를 평가하고 저녁에 카페인을 섭취했을 때와 섭취하지 않았을 때 각 참가자의 야간 뇌 활동을 비교했다. 톨케는 "고급 통계 분석과 인공지능을 사용하여 신경 활동의 미묘한 변화를 확인했다"고 말했다.

카페인은 야간 뇌 활동을 더욱 복잡하게 만든다.

이 비교 분석 결과, 톨케는 "카페인은 뇌 신호의 복잡성을 증가시키고 더 역동적이고 예측하기 어려운 신경 활동을 유발한다"고 보고했다. 이러한 뇌 활동 변화는 주로 비렘수면(NREM) 단계, 즉 기억 형성과 정신 회복에 필수적인 깊은 수면 단계에서 발생했다. 뇌는 이 밤의 수면 중에만 낮 동안의 인상을 "정리"하고, 중요한 정보를 장기 기억에 저장하며, 시냅스를 재조정한다.

또한, 수면 중 전기 뇌파에서 다른 리듬이 관찰되었다. 카페인이 영향을 미친 밤에는 세타파와 알파파와 같은 느린 진동이 약하고 베타파가 더 두드러졌다. 세타파는 깊고 회복력이 있는 수면과 관련이 있으며, 베타파는 각성 상태와 정신 활동 중에 더 자주 발생한다.     

수면 중에도 각성 효과

"이러한 뇌 활동 변화는 카페인의 영향을 받는 수면 중에도 뇌가 더 활동적이고 회복력이 낮은 상태를 유지함을 시사한다"고 몬트리올 대학교의 선임 저자인 카림 제르비는 말했다. "이는 카페인 영향으로 수면 중 뇌가 회복력이 떨어지는 이유를 설명할 수 있으며, 이것은 기억 처리에 영향을 미칠 수 있다.“

연구팀에 따르면, 이는 카페인이 낮 동안 우리를 깨어 있게 할 뿐만 아니라 수면 중에도 각성 효과를 발휘한다는 것을 보여준다. 몬트리올 대학교의 공동 저자 줄리 캐리어는 "카페인은 뇌를 자극하여 더욱 기민하고, 경계하며, 반응성이 높은 상태로 만든다. 이러한 상태는 낮에는 집중력 향상에 도움이 되지만, 밤에는 휴식을 방해할 수 있다. 뇌가 이완되거나 제대로 회복되지 못하기 때문이다"고 덧붙였다.

젊은 뇌, 카페인에 더 강하게 반응

야간 각성 효과는 20세에서 27세 사이의 젊은 피험자에서 41세에서 58세 사이의 노년층 참가자보다 더 두드러졌다. 꿈을 꾸는 수면 단계인 소위 REM 수면 동안 젊은 피험자의 뇌는 훨씬 더 활발한 활동을 보였다. 그러나 깊은 수면에서는 연령에 따른 차이가 발견되지 않았다.

톨케와 그의 동료들은 이러한 현상이 주로 젊은 성인의 뇌에 신경전달물질인 아데노신 수용체가 더 많기 때문이라고 설명한다. 이 수용체는 하루 종일 뇌에 점차 축적되어 피로감을 유발한다. 카페인은 이러한 수용체를 차단하여 우리를 깨어 있게 한다. 그러나 아데노신 수용체의 밀도는 나이가 들면서 감소한다. 이는 이 연구에서 노년층에서 카페인 효과가 덜 두드러진 이유를 설명할 수 있다. 또한, 연구진은 이러한 연령 관련 차이는 노년층이 젊은층보다 카페인을 더 느리게 흡수하기 때문일 수도 있다고 설명했다.

커피 섭취에 대한 개인별 권장 사항?

이러한 연구 결과와 커피의 보편성을 고려하여, 톨케와 그의 동료들은 이제 저녁 카페인 섭취가 개인의 뇌에 어떤 영향을 미치는지, 그리고 그 이유는 무엇인지에 대해 더 자세히 조사하려고 한다. 그들은 연령, 건강 상태, 그리고 시간대에 따라 개인별 커피 섭취 권장 사항을 제공할 수 있기를 기대한다. 또한 후속 연구를 통해 관찰된 카페인 관련 변화가 단기 및 장기적으로 뇌 건강에 미치는 영향을 명확히 밝힐 것이다.

(Communications Biology, 2025; doi: 10.1038/s42003-025-08090-z)

출처: 몬트리올 대학교