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Clinical Trial
. 2010;12(2):255-63.
doi: 10.31887/DCNS.2010.12.2/anehlig.

SPECT assessment of brain activation induced by caffeine: no effect on areas involved in dependence

Astrid Nehlig  1 , Jean-Paul Armspach, Izzie J Namer
Affiliations
Clinical Trial

SPECT assessment of brain activation induced by caffeine: no effect on areas involved in dependence

Astrid Nehlig et al. Dialogues Clin Neurosci. 2010.

Abstract
in English, Spanish, French

Caffeine is not considered addictive, and in animals it does not trigger metabolic increases or dopamine release in brain areas involved in reinforcement and reward. Our objective was to measure caffeine effects on cerebral perfusion in humans using single photon emission computed tomography with a specific focus on areas of reinforcement and reward. Two groups of nonsmoking subjects were studied, one with a low (8 subjects) and one with a high (6 subjects) daily coffee consumption. The subjects ingested 3 mg/kg caffeine or placebo in a raspberry-tasting drink, and scans were performed 45 min after ingestion. A control group of 12 healthy volunteers receiving no drink was also studied. Caffeine consumption led to a generalized, statistically nonsignificant perfusion decrease of 6% to 8%, comparable in low and high consumers. Compared with controls, low consumers displayed neuronal activation bilaterally in inferior frontal gyrus-anterior insular cortex and uncus, left internal parietal cortex, right lingual gyrus, and cerebellum. In high consumers, brain activation occurred bilaterally only in hypothalamus. Thus, on a background of widespread low-amplitude perfusion decrease, caffeine activates a few regions mainly involved in the control of vigilance, anxiety, and cardiovascular regulation, but does not affect areas involved in reinforcing and reward.

No se considera que la cafeína sea adictiva y en animales no provoca aumento del metabolismo ni liberación de dopamina en las áreas que participan en los mecanismos de refuerzo y recompensa. Nuestros objetivos fueron medir los efectos de la cafeína en la perfusión cerebral utilizando la tomografía computada de emisión de fotón único con un foco específico en las áreas de refuerzo y recompensa. Se estudiaron dos grupos de sujetos no fumadores, uno con bajo consumo diario de café (8 sujetos) y otro con alto consumo (6 sujetos). Los sujetos ingirieron 3mg/kg de cafeína o placebo en una bebida con sabor a frambuesa y los escáners se realizaron 45 minutos post-ingesta. También se estudió un grupo control de 12 voluntarios sanos que no recibió ninguna bebida. El consumo de cafeína determinó una disminución generalizada del 6% al 8% de la perfusión, sin significación estadística, comparable tanto en los sujetos con bajo como con alto consumo. En comparación con los controles, los sujetos de bajo consumo mostraron actividad neuronal bilateral en el giro frontal inferiorcorteza insular anterior y en el uncus, la corteza parietal interna izquierda, el giro lingual derecho y el cerebelo. En los sujetos de alto consumo la activación cerebral ocurrió bilateralmente sólo en el hipotálamo. Por lo tanto, la cafeína -aunque provoca de fondo una extensa disminución de la perfusión de baja amplitud- activa unas pocas regiones involucradas principalmente en el control de la vigilancia, la ansiedad y la regulación cardiovascular, sin afectar áreas que participan en el refuerzo y la recompensa.

La caféine n'engendre pas de dépendance et ne déclenche pas d'augmentation du métabolisme ou de libération de dopamine dans les aires cérébrales impliquées dans le renforcement ou la récompense chez les animaux. Notre but était de mesurer les effets de la caféine sur la perfusion cérébrale humaine en utilisant la tomographie par émission monophotonique, en insistant sur les aires du renforcement et de la récompense. Deux groupes de sujets non fumeurs ont été étudiés, l'un ayant une faible (8 sujets) et l'autre une forte (6 sujets) consommation quotidienne de café. Les sujets ont pris 3 mg/kg de caféine ou un placebo dans une boisson au goût de framboise et des scanners ont été réalisés 45 min après l'ingestion, un groupe témoin de 12 volontaires sains ne prenant aucune boisson étant également étudié. La consommation de caféine a conduit à une réduction généralisée du débit statistiquement non significative de 6 % à 8 %, comparable chez les petits ou gros consommateurs. Les petits consommateurs, par rapport aux témoins, ont présenté une activation neuronale bilatérale dans le gyrus frontal inférieur, le cortex insulaire antérieur et l'uncus, dans le cortex pariétal interne gauche, le gyrus lingual droit et le cervelet. Chez les gros consommateurs, l'activation cérébrale est apparue de façon bilatérale seulement dans l'hypothalamus. Ainsi, sur un fond de diminution étendue du débit de faible amplitude, la caféine activerait quelques régions principalement impliquées dans le contrôle de la vigilance, de l'anxiété et de la régulation cardiovasculaire, mais n'affecterait pas les aires impliquées dans le renforcement et la récompense.

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Figures

Figure 1
Figure 1. Caffeine-induced perfusion changes superimposed on transaxial slices of a standard MRI surface : left column : Low consumption (LC) group (n=8) vs control group (n=8); middle column : High consumption (HC) group (n=6) vs control group (n=6); right column : LC+HC group (n=14) vs control group (n=12)
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References

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