咖啡是全世界摄入量仅次于水的饮品。它是一种非常复杂的饮品，包含1000余种化合物，其中一种主要的成分是咖啡因。下面对咖啡因对大脑的主要作用进行总结。需要注意这些证据大多数来自于观察性研究，尚需随机对照研究的证实。
常见问题
为什么我对咖啡的反应与其他人不同？
咖啡因在经口摄入后迅速并完全吸收（最大时间30～120分钟），并自由通过血脑屏障和胎盘屏障。大脑/血液含量比接近1。咖啡因在血浆中的平均半衰期是2.5～4.5小时。人类中，95%咖啡因的清除依赖CYP1A2活性。个体对咖啡因代谢的差异可以用CYP1A2多态性解释，慢代谢型总共占52%～60%，约40%～48%是快代谢型。
生活方式可能会影响咖啡因的代谢。最主要的因素包括：
? 白天摄入咖啡，每摄入1L清除率增加1.45倍。
? 吸烟，清除率增加1.22倍（每天1～5支）至1.72倍（每天>20支）。
? 口服避孕药，清除率降低0.72倍。
? 女性，清除率降低0.9倍。在怀孕期间，咖啡因的半衰期增加，孕晚期时半衰期较非孕妇长3～4倍。
咖啡因如何作用于大脑？
大脑中的咖啡因作为A1和A2A型腺苷受体的非特异性抑制剂，这种效应出现在低浓度咖啡因中。咖啡因激活主要兴奋性递质的释放，对A2A受体的阻断可影响睡眠和运动活性。
安全摄入量是多少？
低剂量咖啡因（50～200mg每次）可产生有益的作用，包括警觉性增加、愉悦、放松、良好的情绪和记忆改善。但是高剂量咖啡因（400～800mg每次）可能会产生负性作用：焦虑、紧张、神经过敏、失眠、心动过速和震颤。每日摄入300～400mg咖啡因（约4～5杯咖啡）不会导致任何健康问题。
比利时优质健康理事会认为，每天摄入5.7 mg/kg（相当于体重70kg的成年人每天摄入400mg）咖啡因不会导致一般毒性、行为改变、男性生育能力下降、心血管或肿瘤风险。理事会推荐儿童和青少年每日摄入咖啡因最大剂量为2.5 mg/kg，超过此剂量后导致焦虑和行为改变的风险增加，并建议育龄期女性每日摄入量不超过200～300mg。
欧洲食品安全管理局对咖啡因安全性的报告认为，单次摄入任何来源的咖啡因200mg（约3 mg/kg）对一般成年人不会产生安全问题，即便正常环境下剧烈运动前2小时内摄入也是安全的。每日摄入任何来源的咖啡因达400mg（约5.7 mg/kg）对除孕妇以外的一般成年人不会增加安全性问题。
在随后的亚组分析中，他们认为，每日摄入任何来源的咖啡因200mg不会增加胎儿的安全性问题。由于对儿童和青少年的数据有限，成年人急性摄入量（3 mg/kg每天）可作为判断每日安全摄入量的依据。
这些数据与既往文献报道一致认为，咖啡因的作用是具有剂量依赖性的。
咖啡因对正常大脑的作用
警觉性和睡眠
众所周知，咖啡因可通过消除干扰来使人精力充沛、改善情绪和帮助集中注意力，具有剂量依赖性。咖啡因（75mg）可以缩短反应时间，提高视觉注意力和在长时间工作中维持注意。特别是在觉醒度下降的情况下可有效的提高警觉，例如午餐后、普通感冒、夜班工作和开车时。
咖啡因容易影响睡眠，这是咖啡因最敏感的功能。剂量低至100mg（约1杯咖啡）可以延长睡眠潜伏期，缩短总睡眠时间，延长浅睡眠期，同时缩短深度睡眠，快动眼睡眠基本不受影响。
这些影响显然是由于在睡前摄入咖啡因，但即使在早上摄入咖啡因也会严重影响睡眠。例如，早上摄入200mg的咖啡因（约2～2?杯咖啡）可使总睡眠时间减少约10分钟，睡眠效率降低约3%，延长2期睡眠潜伏期。这些作用出现在低剂量摄入者中，但不出现在习惯性摄入者中，且无年龄差异。
然而，每个人摄入咖啡因对睡眠的影响有显着差异。这可能与CYP1A2多态性部分相关，但更重要的是，大脑腺苷A2A受体的多态性调节者个体的易感性和咖啡因对睡眠客观影响。敏感的个体摄入咖啡因后失眠几乎加倍。
情绪和情绪障碍
已有多项报道显示，低剂量咖啡因（150至200mg）可改善情绪状态。这些作用可以解释为什么咖啡和茶被广泛用作早餐饮料。与面包同食或在蓝光背景下（对情绪有积极的影响）可增强这种作用。这种作用在中老年人更为明显；此外，非习惯性咖啡因摄入者会产生预期的作用。
几项大型队列研究认为，每天喝咖啡可降低患抑郁症的风险。针对妇女、老年人及其他几项对青年和中年人群的研究证实了这一结果，这种情况也发生在单独摄入茶或咖啡时。此外，咖啡的摄入也可降低自杀风险。
焦虑
虽然在低剂量下并不经常发生，但高剂量的咖啡因会导致焦虑感。人类的两项研究报告了咖啡因相关性社会威胁性语言以及消极面部表情等的增加。一项研究表明，摄入75～300mg咖啡因所致的剂量依赖性焦虑增加仅发生于男性，而不见于女性。
在一项急性摄入480mg咖啡因的试验中，惊恐障碍患者和他们健康的一级亲属比健康志愿者更容易出现惊恐发作症状。频繁摄入咖啡可对这种致焦虑性作用产生中枢性耐受。
咖啡因与依赖
很多人质疑咖啡因的依赖问题。而咖啡中的咖啡因是一种温和的中枢神经兴奋剂，咖啡因不会刺激伏隔核外壳多巴胺能神经传递，同样不会激活大脑的依赖和奖赏环路。许多数据表明适度饮用咖啡的人不会出现依赖。
然而，美国精神病协会已经将咖啡因戒断症状加入到第五版精神疾病的诊断和统计手册。有些人突然停止咖啡因后出现症状。这些症状往往发生在停用咖啡因12至24小时后，主要是头痛、嗜睡和疲劳感，但通常持续时间不会大于48小时。他们可以通过逐渐减少摄入量来避免类似症状。
咖啡因作为一种强刺激剂，它能消除撤药所导致的不愉快的作用，但是潜在的机制还不清楚。人们出现戒断症状的情况下，茶叶和咖啡中的咖啡因剂量似乎足以作为刺激剂，每杯25～50mg咖啡因已经可以作为增强剂。但是，咖啡的增强效果可能与咖啡因无关，而是与气味、味道和社会环境等有关。
