基本信息：Borota, Daniel., Murray, Elizabeth., Keceli, Gizem., Chang, Allen., & Watabe, Joseph M.. (2014). Post-study caffeine administration enhances memory consolidation in humans. Nature neuroscience, 17(2).
DOI：10.1038/nn.3623
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/24413697/
这篇文章是一篇brief communication，内容会比较简略概括，没有特别详细的实验过程和数据分析过程。
原文摘要：It is currently not known whether caffeine has an enhancing effect on long-term memory in humans. We used post-study caffeine administration to test its effect on memory consolidation using a behavioral discrimination task. Caffeine enhanced performance 24 h after administration according to an inverted U-shaped dose-response curve; this effect was specific to consolidation and not retrieval. We conclude that caffeine enhanced consolidation of long-term memories in humans.
文章主要内容
主要研究咖啡因对学习记忆力是否有影响。研究结果是咖啡因能起到促进对学习记忆的巩固。作者们根据实验结果绘制出了咖啡因剂量-反应的倒 U 形曲线，发现咖啡因在给药24小时后增强了性能，这种效应是特定于巩固而不是恢复。
与以往不同的是，作者们认为，咖啡因之所以在大众眼里很少有提高记忆力的作用，而更多地表现出非记忆的作用，比如说提高注意力、提神醒脑、提高代谢等作用上，是因为咖啡因通常在学习或工作之前摄入，而使得对记忆的影响是不可能与咖啡因的其他影响分离开。所以本文采用的是在学习后摄入咖啡因的方式进行研究。
在记忆的实验上采用的是在MST范式上的修改版。传统MST是先进行偶然学习，然后立即进行再认测试。但是考虑到该实验中存在咖啡因代谢、吸收的时间，以及研究的是长时记忆中巩固的效果，所以把再认测试放在了24h之后（第二天）进行。
实验部分
本文进行了3次实验，5次数据处理分析
● 实验1：研究目的：咖啡因对人类长时记忆是否有作用。
○ 实验设计：MST任务：两个阶段。
实验过程图及MST范式 241 KB View full-size Download
Day1：Encoding（study+adminstration）
被试进行偶然编码任务，对日常物品的图片进行 "室内"/"室外 "判断。例如，人们可能会将野餐篮视为室外物品，而将橡皮鸭视为室内物品。然后，接受200毫克的咖啡因或安慰剂。收集基线和给予咖啡因或安慰剂后1小时、3小时和24小时的唾液样品来定量咖啡因代谢物。
Day2：recognition
参与者将接受突击识别记忆测试。被试必须将每个物品识别为 "旧的"、"相似的 "或 "新的"（“OSN”反应提示）。
在测试阶段，有三分之一的图像是研究阶段中出现的图像（targets）的完全重复，三分之一的图像是以前未见过的新图像（foils），三分之一的图像在知觉上与学习阶段所见的图像相似，但不完全相同（lures）。
实验结果：与接受安慰剂的参与者相比，接受咖啡因的参与者更可能称诱饵项目“Similar”而不是“Old”(图b) ，目标命中率(图c)或陪衬物排斥率的无差异（图d）。
image.png 142 KB View full-size Download
实验结论：这表明咖啡因加强了初始研究阶段的巩固，从而提高了检索过程中的辨别能力。
● 实验2：排除咖啡因在记忆提取阶段的影响
○ 实验设计：
■ 一组延迟操作：在学习后第2天进行测试前的1h摄入咖啡因或安慰剂；
■ 一组立即操作：学习后立即摄入咖啡因或安慰剂。
○ 数据处理与结果
■ 即刻组：与安慰剂组相比，咖啡因的 LDI 增加(t42 = 2.0，双尾 P = 0.05)。
■ 延迟组：咖啡因的 LDI 与安慰剂组无差异(t55 = 0.63，P = 0.53)。与安慰剂相比，没有观察到显著的增强，
实验2数据结果图 35.8 KB View full-size Download
○ 实验结论：表明咖啡因不影响任何其他方面的保持性能
● 数据处理1
○ 研究目的：确定咖啡因的作用是否在诱饵相似性上是一致的
○ 数据处理：根据相似性对刺激进行分类，进行双向方差分析(ANOVA)后，发现相似性的显著主效应(F2.88 = 12.87，P = 0.001)；咖啡因的显著主效应(F1,42 = 4.07，P = 0.001)；但是，两者交互作用不显著(F2.84 = 1.0，P = 0.37)。
数据处理图 36.3 KB View full-size Download
○ 实验结论：诱饵相似性与咖啡因的作用是独立的。
● 实验3：确定是否有一个最佳的剂量范围。重复了安慰剂和不同剂量的咖啡因(100毫克，200毫克和300毫克)的实验
○ 数据处理-1：将实验4与实验1中安慰剂和200毫克咖啡因条件下的数据进行结合，来增强结果的power。
○ 实验结果-1：200mg 咖啡因条件下的表现高于安慰剂(t71 = 2.0，双尾 P = 0.049; 200mg 咖啡因条件下 n = 35个受试者，安慰剂条件下 n = 38个受试者; 图2c)。此外，200mg 咖啡因条件的表现高于100mg (t48 = 2.19，双尾 P = 0.033) ，这与安慰剂没有显着差异(t51 = 1.0，双尾 P = 0.32)。最后，300mg 咖啡因条件的表现略高于安慰剂(t46 = 1.81，P = 0.07) ，但与200mg 咖啡因条件没有差异(t43 = 0.32，P = 0.75)。
○ 数据处理-2：将200mg与300mg这两组高剂量组合在一起，并将其与安慰剂和100毫克剂量组合，再次进行比较。
○ 实验结果-2：比较显著(t96 = 2.77，P = 0.007)。
实验3数据处理图 38.2 KB View full-size Download
○ 实验结论：至少需要200毫克的剂量来观察咖啡因对巩固记忆的增强作用。
● 数据处理2
○ 实验目的：探究咖啡性能提高与个体代谢功能（唾液中咖啡因代谢物含量变化）之间的关系。
○ 数据处理：比较了线性拟合和二次多项式(二次)。二次曲线拟合 R2为0.81，而线性拟合 R2为0.45。变化 F 检验显示二次拟合明显优于线性拟合(F = 29.5，P =0.001)。拟合除了剂量-反应的倒 U 形曲线。【疑问：但是还是不太理解对于“medium”对应的数据表示什么含义？如何理解最高点的含义。】
数据处理图 52.2 KB View full-size Download
○ 实验结论：根据剂量-反应的倒 U 形曲线，咖啡因在给药24小时后增强了性能【疑问：还是不理解为什么这样就能说明24h后咖啡因的性能增加了。】
● 讨论：咖啡的作用：之前研究所得咖啡因具有神经保护作用；训练后服用咖啡因对巩固记忆有积极作用；花蜜中的咖啡因可能会提高蜜蜂的记忆力以获得奖励，这表明咖啡因的记忆作用可能不仅限于哺乳动物。但是没有研究表明咖啡因对人类的长期记忆有积极作用（排除了非记忆作用）。本次研究得出，一旦这些影响得到适当控制，咖啡因可以促进记忆巩固。
本次实验局限：
1、实验的recognition部分是在第2天进行的，其中会存在睡眠对于记忆巩固的影响，本文未对此进行相关说明和控制，所以存在潜在的研究价值。比如将睡眠作为一个调节变量进行研究。
2、 本文考虑了100mg、200mg、300mg剂量的咖啡因对记忆的影响，得出200mg的记忆效果最好，但是如果在100mg与200mg之间再次进行划分出150mg，进行对比，看看最高点是不是在200mg，这样结论可能更有说服力。
3、 实验只设计了学习后摄入咖啡因或安慰剂的记忆研究，但如果加入一个对照组，即先摄入咖啡因或安慰剂，然后进行学习，通过这样两组数据的对比，如果确实是学习后摄入咖啡因的效果更好的话，那么结果的可信度会更强。
补充资料：
1. 记忆相似性任务（Mnemonic Similarity Task，MST），是一项物体识别记忆任务，对模式分离有很高的要求，因此对海马功能非常敏感。现在，MST 已成为一项广泛使用的行为任务，多次被证明对与年龄相关的记忆衰退、海马连接性和海马功能非常敏感，对 DG 具有特异性。
2. MST 有六组独立的 192 对图像，每对图像都有特定程度的 "记忆相似性"，这种 "记忆相似性 "是通过对大量个体进行测试，评估不同个体对图像的实际误报率，并将其分为五个诱饵难度等级，从高度相似（L1）到低度相似（L5）不等（Lacy 等人，2010 年）。
3. 模式完成：神经计算通过填补缺失信息，将不完整或退化的表征转化为先前存储的表征。
模式分离：神经计算将相似的表征转化为不同的、不重叠的表征。
我的收获：
1、学习研究记忆的实验范式——MST，在以后有关的实验中可以考虑使用。
2、这篇文章新的角度在于作者们发现了咖啡因使用前后的时机不同，对认知的作用也有不同，这启发了我以后在研读别的文献的时候要考虑同一事物在不同的时机出现可能会出来不同的效果。
3、读图分析数据的能力。在横向、纵向的多角度读图之后，增加了自己分析数据的能力和解读实验结果的能力，但是对于多维度数据图的解读能力上还要进行练习和提高。
网友评论