COLOCADO NO SISTEMA AO-6417_REVISÃO DO ORIGINAL EM INGLÊS – SUZANA GONTIJO PREPRINT FRAN Characterization of electrocorticographic, electromyographic and electrocardiographic recordings after the use of caffeine in Wistar rats Caracterização dos registros eletrocorticográficos, eletromiográficos e eletrocardiográficos após o uso de cafeína em ratos Wistar Short title: Characterization of electrocorticographic, electromyographic and electrocardiographic recordings after the use of caffeine in Wistar rats Diego Arthur Castro Cabral 1 , Fernanda Myllena Sousa Campos 1 , Maria Clara Pinheiro da Silva 1 , João Paulo do Vale Medeiros 1 , Paula dos Santos Batista 1 , Giovanna Coutinho Jardim 1 , Jéssica Lígia Picanço Machado 1 , Leonardo Giovanni Castro Cabral 1 , Vanessa Joia de Mello1, Moises Hamoy 1 1 Universidade Federal do Pará, Belém, PA, Brazil. DOI: 10.31744/einstein_journal/2021AO6417
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COLOCADO NO SISTEMA
AO-6417_REVISÃO DO ORIGINAL EM INGLÊS – SUZANA GONTIJO
PREPRINT FRAN
Characterization of electrocorticographic, electromyographic and
electrocardiographic recordings after the use of caffeine in Wistar rats
Caracterização dos registros eletrocorticográficos, eletromiográficos e
eletrocardiográficos após o uso de cafeína em ratos Wistar
Short title: Characterization of electrocorticographic, electromyographic and
electrocardiographic recordings after the use of caffeine in Wistar rats
Diego Arthur Castro Cabral1, Fernanda Myllena Sousa Campos1, Maria Clara
Pinheiro da Silva1, João Paulo do Vale Medeiros1, Paula dos Santos Batista1,
Giovanna Coutinho Jardim1, Jéssica Lígia Picanço Machado1, Leonardo Giovanni
Castro Cabral1, Vanessa Joia de Mello1, Moises Hamoy1
1 Universidade Federal do Pará, Belém, PA, Brazil.
DOI: 10.31744/einstein_journal/2021AO6417
How to cite this article:
Cabral DA, Campos FM, Silva MC, Medeiros JP, Batista PS, Jardim GC, et al.
Characterization of electrocorticographic, electromyographic and electrocardiographic
recordings after the use of caffeine in Wistar rats. einstein (São Paulo).
2021;19:eAO6417.
Edna Terezinha Rother, 26/03/21,
AutorAtençao para as abrevidatura SPD e PSD
Arthur Castro, 22/04/21,
ATENÇÃO: os sobrenomes estão abreviados de maneira incorreta para citação. Na maioria dos casos falta uma letra. Exemplo: Diego Arthur Castro Cabral está: Cabral DA (incorreto). O correto é: Cabral DAC!Atentar para esse fato e corrigir, pois interfere no reconhecimento dos autores.
* means p<0.05 and ** <0.01 relative to the Control Group. All delta, theta, alpha, beta and gamma wave values obtained in the Control and the Caffeine-treated
Groups are shown.
ECoG: electrocorticogram.
Figure 1. Electrocorticographic recordings in the Control Group showing greater amplitude
and power intensity at frequencies lower than 10 Hz (A) and electrocorticographic tracings
following IP administration of 50 mg/kg of caffeine (B) at a frequency distribution larger
than 10 Hz; (C) spectral power distribution (SPD) after IP administration of caffeine (50
mg/kg) or 0.9% saline (control), and respective brain oscillations. Data were analyzed by
comparison of means using the t test followed by the Mann Whitney test; the level of
significance was set at p<0.001 (n=9)
The power spectrum of the Control Group revealed the following
relationship: theta > alpha > beta > delta = gamma (p<0.05) (Figure 2A). In the
Arthur Castro, 22/04/21,
O Correto é SPD
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 26/03/21,
Autor, rever.
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
Caffeine-treated Group, the prevailing oscillation profile was theta > alpha = beta >
delta = gamma (p<0.05) (Figure 2B).
Figure 2. Mean power amplitude of delta, theta, alpha, beta and gamma brain
oscillations in the Control and Caffeine-treated (50 mg/kg) Groups. (A) and (B)
indicate the prevailing power in brain oscillations in control and treated rats
respectively. (C) Comparison between oscillations detected in each group (n=9) (#
Student t test indicates statistically significant results whenever p<0.0001)
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
Mean delta oscillation differed significantly prior to and after caffeine
administration (0.003883±0.0009877 mV2 / Hz x 10-3 and 0.01227±0.001844 mV2 /
Hz x 10-3, respectively; p<0.0001), with higher values detected in Caffeine-treated
Group. Mean oscillations in the theta (0.01440±0.002569 mV2 / Hz x 10-3) and alpha
(0.01176±0.001643 mV2 / Hz x 10-3) ranges in the Control Group differed
significantly (p<0.001) from those recorded in the Caffeine-treated Group (theta,
0.03031±0.006081 mV2 / Hz x 10-3; alpha, 0.02189±0.003489 mV2 / Hz x 10-3).
Mean oscillations in the beta range differed significantly between the Control and
the Caffeine-treated group (0.007670±0.001497 mV2 / Hz x 10-3 and
0.01979±0.003748 mV2 / Hz x 10-3respectively; p<0.001). Mean oscillation in the
gamma range corresponded to 0.003218±0.002155 mV2 / Hz x 10-3 and
0.01173±0.001083 mV2 / Hz x 10-3 in the Control Group and the Caffeine-treated
Group, respectively (p<0.001).
Caffeine increases the amplitude of striated muscle contraction
Electromyographic (EMG) recordings in Figure 3A and Table 2 show muscle
contraction patterns at low amplitude (up to 1 mV), with an energy distribution
spectrogram up to 50 Hz. Within 15 minutes of IP administration of 50 mg/kg of
caffeine, contractions became more frequent, with amplitude larger than 2 mV and
higher energy concentration (Figure 3B).
Amplitude differences between recordings up to 50 Hz shown in Figure 3
indicate significant differences between the Control and the Caffeine-treated Group
(mean power 6.676±2.702mV2 / Hz x 10-3 and 28.22±6.736mV2 / Hz x 10-3
respectively; p<0.001) (Figure 3C). Analysis of the strongest contractions recorded
in the Control and the Caffeine-treated Group also revealed significant differences
(12.94±4.470mV2 / Hz x 10-3 and 78.56±26.46mV2 / Hz x 10-3; p<0.001) (Figure 3D).
Figure 3. Gastrocnemius muscle contraction recorded in control (A) and caffeine-
treated rats (B). Recording time, 300 s. The power observed in the full record at
frequencies up to 50 Hz demonstrate the power of muscle contractions in control
and caffeine-treated rats (C). Power of the strongest contractions recorded in the
Control and the caffeine-treated group during a fixed time of contraction of 5
seconds (D), (# Student´s t test indicates statistically significant results whenever p
<0.0001) (n=9). ATENÇÃO: CORRIGIR NA FIGURA: Time (seconds)
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
Table 2. Numerical representation of the values obtained during the
electromyographic study
Group Control / mV2/Hz X
10-3
Caffeine / mV2/Hz X
10-3
Full EMG record 6.675±2.702 28.22±6.736
Strongest contraction recorded
(EMG)
12.94±4.470* 78.56±26.46**
* means p<0.05 and ** <0.01 relative to the Control Group.
All values recorded in the Caffeine-treated and Control Groups are shown. Values recorded throughout EMG study and
values recorded during maximal gastrocnemius muscle contraction are also reported.
Caffeine affected electrocardiographic parameters
Electrocardiographic changes observed after caffeine administration were primarily
related heart rate (bpm) increase, as shown in Figures 4A, B, C and D. Caffeine
administration led to a significant increase in heart rate (249.2±21.26 and
303.7±7.194 BPM, Control and Caffeine-treated group, respectively; p=0.0004)
(Figure 4E and Table 3).
ECG: electrocardiogram.
Figure 4. Control Group electrocardiogram in derivation D-II (A); prolongation of the
40 to 50 second interval in the Control Group (B); Caffeine-treated group
electrocardiogram in derivation D-II (C); prolongation of the 40 to 50 second interval
in the electrocardiogram in rats treated with caffeine (D); characteristics of the
electrocardiogram of rats in sinus rhythm in lead D-II, showing intervals analyzed at
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
one-second magnification (E), representative electrocardiogram of the Caffeine-
treated Group showing cardiac deflagration characteristics, one-second
magnification (F).
Table 3. Numerical presentation of the values obtained during the execution of the electrocardiographic study
Parameter
Heart rate
(bpm)
Amplitude
(mV) RR Intervals (S) QRS duration (S) QT intervals (S) PQ intervals
Control 249.2±21.26 0.4746±0.04072 0.3453±0.01276 0.01011±0.001364 0.570±0.004062 0.07056±0.003779
Caffeine-
treated 303.7±7.194 ***
0.5250±0.01949
**
0.2400±0.03651
***
0.0082±0.0007953
**
0.03153±0.004996
***
0.08306±0.007435
***
** p<0.01 relative to the Control Group and *** p<0.001 relative to the Control Group.
Parameters extracted from electrocardiographic records in the Control and Caffeine-treated Group (Student´s t and Mann Whitney tests).
The mean amplitude also increased significantly after caffeine administration
(0.4746±0.04072 mV and 0.5250±0.01949 mV, Control and Caffeine-treated group
respectively; p=0.0061). The increase in heart rate (bpm) revealed shortening of the
RR interval in the ECG (Figures 4 E and F); means differed significantly between the
Control and the Caffeine-treated Groups (0.3453±0.01276 seconds and
0.2400±0.03651 seconds, respectively; p=0.0004). The mean duration of the QRS
complex was also characterized by a decrease in execution time and differed
significantly between the Control and the Caffeine-treated groups (0.01011±0.001364
seconds and 0.0082±0.0007953 seconds, respectively; p=0.0062). The cardiac cycle
represented by the QT interval, which involves the period of ventricular depolarization
and repolarization, also differed significantly (0.0570±0.004062 seconds and
0.03153±0.004996 seconds, Control and caffeine-treated group respectively;
p=0.0004). As to the PQ interval, mean was 0.07056±0.003779 seconds in the
Control Group and 0.08306±0.007435 seconds the Treated Group (Table 3).
DISCUSSION
In this study, ECoG, EMG and ECG recordings were used to describe
electrophysiological changes in rats following caffeine administration. The average
power was 50% higher in the amplitude of the delta brain oscillations in the group
treated with caffeine relative to the control group. Delta waves are thought to help
encode memories and enhance learning.(15) Positive acute effects on attention (span?)
have also been demonstrated in most studies investigating the effects of caffeine on
cognition.(16) This finding may also be related to the delta stage, since delta activity
“modulates” mental performance via inhibition of stimuli unrelated to the task at hand,
thereby increasing the individual level of attention during execution of tasks that
demand careful internal brain processing.(17)
The theta rhythm is implicated in several activities, such as establishment of
word pattern for speech recognition and microsaccadic eye movement
synchronization, which are often observed in the context of attentive and exploratory
behavior and in implicit learning, a largely unconscious non-hippocampus-dependent
learning category.(12-20)
Alpha waves are related to cognitive processing and self-regulation and are
increased in situations associated with attention gains.(21,22) Beta oscillations are a
strong predictor of perceptual and motor performance.(23) These oscillations are
associated with states of alertness, focus and active thinking. (24) In the upper cortex,
gamma waves are enhanced during working memory and learning. Such oscillation
plays a role in neural communication, reflecting the transfer of information from the
external world to the brain.(25)
Increased amplitude of all brain waves in this study (Figure 1C) suggests
caffeine or any of its metabolites may have direct or indirect impacts on pathways
involved in the generation of such rhythms, which may enhance cognitive functions
associated with brain oscillations. This finding supports the fact that caffeine acts as
a CNS stimulant.(6)
In this study, intraperitoneal administration of caffeine increased the frequency
of gastrocnemius muscle contraction, with higher amplitude (2 mV) and energy
concentration (Figure 3B) relative to the Control Group (1 mV amplitude) (Figure 3A).
Mismatches in muscle contraction force between the Control and the Caffeine-treated
Group are shown in Figure 3. Statistical differences (p<0.05) between the two
portions analyzed can be seen, particularly in the graph depicting the strongest
muscle contractions. Hence, caffeine affects skeletal muscle function, leading to an
increase in mechanical performance by enhancing the ability of muscles to produce
strength, work and energy.(26) Therefore, improvements in motor skills can be
attributed to caffeine, as advocated by other researchers.(27)
Caffeine increases myocardial activity, reducing the time of contraction and
increasing the heart rate. It also has positive inotropic effects, given it increases
contractile force.(28) In this study, an increase in heart rate (bpm) (Figure 4C) and
cardiac contraction force (Figure 4D) was observed in rats treated with caffeine.
Combined, these effects translate into greater caloric expenditure, which indicates
caffeine is in fact a thermogenic agent which enhances ergogenic effects.(29) It has
also been widely reported that moderate caffeine consumption (400 – 600 mg/d) is
not associated with increased risk cardiovascular disease development. On the
contrary, it seems to have a protective effect on the cardiovascular system. However,
individuals predisposed to or suffering from cardiovascular diseases appear to be
more sensitive to the effects of caffeine.(30)
CONCLUSION
This study demonstrated the major electrophysiological changes observed in the
central nervous system, myocardium and skeletal muscle after intraperitoneal
injection of caffeine. Electrophysiological changes described in this study support
acute positive effects on individual levels of attention, as observed following
consumption of caffeinated drinks in order to maintain alertness. At the level of the
central nervous system, there was an increase in delta, theta and alpha amplitude
spectra, which are associated with memory encoding and enhanced learning. With
regard to effects on skeletal muscles, increased contraction of the gastrocnemius
muscle was demonstrated, a clear indication of how caffeine can be used to enhance
performance in some physical activities. Electrocardiographic changes observed after
caffeine administration are primarily related to increased heart rate and higher energy
expenditure. Descriptions of quantitative changes in measurements in this
electrophysiological spectrum are of interest to further studies aimed at determining
the optimal daily caffeine dose and further describing positive, negative and toxic
effects associated with the use of this stimulant.
AUTHORS’ INFORMATION
Cabral DA: http://orcid.org/0000-0002-7582-7251
Campos FM: http://orcid.org/0000-0003-1903-0958
Silva MC: http://orcid.org/0000-0001-7697-7406
Medeiros JP: http://orcid.org/0000-0002-5110-2379
Batista PS: http://orcid.org/0000-0002-5918-2078
Jardim GC: http://orcid.org/0000-0002-0171-8300
Machado JL: http://orcid.org/0000-0003-0870-1090
Cabral LG: http://orcid.org/0000-0002-8814-9488
Mello VJ: http://orcid.org/0000-0003-0359-9760
Hamoy M: http://orcid.org/0000-0002-2931-4324
Arthur Castro, 22/04/21,
ATENÇÃO: os sobrenomes estão abreviados de maneira incorreta para citação. Na maioria dos casos falta uma letra. Exemplo: Diego Arthur Castro Cabral está: Cabral DA (incorreto). O correto é: Cabral DAC!Atentar para esse fato e corrigir, pois interfere no reconhecimento dos autores.
REFERENCES
1. Cappelletti S, Piacentino D, Sani G, Aromatario M. Caffeine: cognitive and physical
performance enhancer or psychoactive drug? Curr Neuropharmacol. 2015;13(1):71-88.
* médias p<0,05 e ** <0,01 em relação ao Grupo Controle. Todos os valores de ondas delta, teta, alfa, beta e gama obtidos nos grupos Controle e Tratado
(cafeína) foram apresentados.
TRADUÇÃO DA FIGURA:
Controle ECoG
Cafeína ECoG
Frequência
Tempo (segundos)
Delta – Teta - Alfa - Gama
ECoG: eletrocorticograma.
Figura 1. Registro eletrocorticográfico do Grupo Controle, mostrando aumento da
amplitude e da potência em frequências inferiores a 10 Hz (A) e o traçado
eletrocorticográfico obtido após a administração IP de 50 mg/kg de cafeína (B) a uma
distribuição de frequência acima de 10 Hz; (C) distribuição de energia espectral (PSD)
após a administração IP de cafeína (50 mg/kg) ou solução fisiológica (controle) e
respectivas oscilações cerebrais. Os dados foram analisados por comparação de médias,
Arthur Castro, 22/04/21,
Em português fica: DES
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 26/03/21,
Autor, rever.
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
empregando-se o teste t seguido do teste de Mann Whitney, com um nível de significância
de p<0,001) (n=9)
O espectro de potência do Grupo Controle revelou a seguinte relação: teta
> alfa > beta > delta = gama (p<0,05), ilustrada na Figura 2A. No grupo tratado com
cafeína o perfil dominante de oscilação foi: teta > alpha = beta > delta = gama
(p<0,05) (Figura 2B).
TRADUÇÃO DA FIGURA:
Controle
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
Cafeína
Potência
Teta - Alfa – Beta – Delta – Gama
Figura 2. Amplitude média de potência das oscilações cerebrais delta, teta, alfa,
beta e gama nos grupos controle e tratado com cafeína (50 mg/kg). (A) e (B)
indicam as potências predominantes nas oscilações cerebrais em ratos controle e
tratados, respectivamente. (C) Comparação das oscilações detectadas em cada
grupo (n=9) (# teste t indica significância estatística quando p<0,0001)
A oscilação média da onda delta antes e após a administração de cafeína
(0,003883±0,000987 7mV2 / Hz x 10-3 e 0,01227±0,001844 mV2 / Hz x 10-3,
respectivamente) diferiu de forma significante (p<0,0001), sendo maior no Grupo
Tratado. No Grupo Controle, as oscilações médias nas faixas teta
(0,01440±0,002569 mV2 / Hz x 10-3) e alfa (0,01176±0,001643 mV2 / Hz x 10-3)
diferiram de forma significante em relação ao grupo tratado com cafeína (teta,
0,03031±0,006081 mV2 / Hz x 10-3 e alfa 0,02189±0,003489 mV2 / Hz x 10-3;
p<0,001). A oscilação média na faixa beta no Grupo Controle (0,007670±0,001497
mV2 / Hz x 10-3) diferiu forma significante em relação ao grupo tratado com cafeína
(0,01979±0,003748 mV2 / Hz x 10-3; p<0,001). Na faixa de oscilação gama, a média
foi de 0,003218±0,002155mV2 / Hz x 10-3 no Grupo Controle e de
0,01173±0,001083mV2 / Hz x 10-3 no Grupo Tratado com cafeína (p<0,001).
A cafeína aumenta a amplitude de contração da musculatura esquelética
estriada
Arthur Castro, 22/04/21,
Inserir "de" antes de "forma"
O registro eletromiográfico (EMG) apresentado na Figura 3A e na Tabela 2 mostra
o padrão de contração muscular em baixa amplitude (até 1 mV), com
espectrograma de distribuição de energia até 50 Hz. Passados 15 minutos da
administração IP de cafeína, a frequência de contrações aumentou, com registro de
amplitude acima de 2 mV e concentração mais alta de energia, como mostra a
Figura 3B.
As diferenças de amplitude entre o total de registros até 50 Hz mostradas
na Figura 3 indicam que a potência média diferiu de forma significante entre o
Grupo Controle e o Grupo Tratado com cafeína (6,676±2,702 mV2 / Hz x 10-3 e
28,22±6,736mV2 / Hz x 10-3, respectivamente; p<0,001) (Figura 3C). A análise das
contrações mais fortes registradas no Grupo Controle e no Grupo Tratado com
cafeína revelou diferença significante (12,94±4,470 mV2 / Hz x 10-3 e 78,56±26,46
mV2 / Hz x 10-3, respectivamente; p<0,001) (Figura 3D).
TRADUÇÃO DA FIGURA:
EMG Controle
EMG Cafeína
Amplitude
Frequência
Potência
Tempo
Figura 3. Contração do músculo gastrocnêmio registrada em animais controle (A) e
após a administração de cafeína (B). O tempo de registro foi de 300 s. A potência
observada no registro completo em frequências de até 50 Hz demonstra a potência
das contrações musculares mensurada nos animais controle e tratados com
cafeína (C). Potência das contrações mais fortes registradas nos grupos Controle e
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
tratado com cafeína em um tempo fixo de 5 segundos de contração (D), (# teste t
de Student indica significância estatística quando p<0,0001) (n=9).
Tabela 2. Representação numérica dos valores obtidos durante o estudo
eletromiográfico
Grupo Controle / mV2/Hz
X 10-3
Cafeína / mV2/Hz X
10-3
Registro EMG completo 6,675± 2,702 28,22±6,736
Registro da contração mais forte
(EMG)
12,94±4,470* 78,56±26,46**
* médias p<0,05 e ** <0,01 em relação Grupo Controle.
Todos os valores obtidos nos Grupos Controle e Tratado com cafeína foram apresentados. Valores encontrados no
estudo completo e valores referentes exclusivamente à contração mais forte do músculo gastrocnêmio também foram
apresentados.
A cafeína alterou os parâmetros eletrocardiográficos
As principais alterações eletrocardiográficas observadas após a administração de
cafeína foram relacionadas ao aumento da frequência cardíaca (bpm), como
mostrado nas Figuras 4A, B, C e D. Houve aumento significante da frequência
cardíaca após o uso da cafeína (249,2±21,26 e 303,7±7,194 BPM, Grupo Controle
e Tratado com cafeína, respectivamente; p=0,0004) (Figura 4E e Tabela 3).
ECG: eletrocardiograma.
TRADUÇÃO DA FIGURA:
ECG Controle D-II
ECG Cafeína D-II
Amplitude
Tempo (s)
Ritmo sinusal
Intervalos R-R (s)
Francislaine Cristina da Silva Soriani, 16/03/21,
A figura está OK conforme checklist
Duração QRS (s)
Tempo 1 s
Intervalos Q-T (s)
Intervalos P-Q (s)
Taquicardia sinusal
Figura 4. Eletrocardiograma do Grupo Controle na derivação D-II (A);
prolongamento do intervalo 40 a 50 segundos no Grupo Controle (B);
eletrocardiograma do Grupo Tratado com cafeína na derivação D-II (C);
prolongamento 40 a 50 segundos no eletrocardiograma dos ratos tratados com
cafeína (D); características do eletrocardiograma dos ratos em ritmo sinusal na
derivação D-II, mostrado os intervalos analisados, um segundo de aumento (E);
eletrocardiograma representativo do Grupo Tratado com cafeína, mostrando as
características da deflagração cardíaca, um segundo de aumento (F).
Tabela 3. Apresentação numérica dos valores obtidos durante a execução do estudo eletrocardiográfico
Parâmetro
Frequência
cardíaca (bpm)
Amplitude
(mV) Intervalos RR (S) Duração QRS (S) Intervalos QT (S) Intervalos PQ
** p<0,01 em relação ao Grupo Controle e *** p<0,001 em relação ao Grupo Controle.
Lista de parâmetros obtidos através dos registros eletrocardiográficos dos grupos Controle e Tratado com cafeína (testes t de Student e de Mann Whitney).
A amplitude média também aumentou de forma significante após a
administração de cafeína (0,4746±0,04072 mV e 0,5250±0,01949 mV, Grupo
Controle e Grupo Tratado com cafeína, respectivamente; p=0,0061). O aumento da
frequência cardíaca (bpm) no registro revelou um encurtamento do intervalo RR no
ECG (Figuras 4 E e F); as médias diferiram de forma significante entre o Grupo
Controle e o Grupo Cafeína (0,3453±0,01276 segundos e 0,2400±0,03651
segundos, respectivamente; p=0,0004). A duração média do complexo QRS
também foi caracterizada pela diminuição do tempo de execução e diferiu de forma
significante entre o Grupo Controle e o Grupo Tratado com cafeína
(0,01011±0,001364 segundos e 0,0082±0,0007953 segundos, respectivamente;
p=0,0062). O ciclo cardíaco representado pelo intervalo QT, que envolve o período
de despolarização e repolarização ventricular, também diferiu estatisticamente
(média de 0,0570±0,004062 segundos e 0,03153±0,004996 segundos no Grupo
Controle e no grupo tratado com cafeína, respectivamente; p=0,0004). No caso do
intervalo PQ, a média foi de 0,07056±0,003779 segundos no Grupo Controle e de
0,08306±0,007435 segundos no Grupo Tratado com cafeína (Tabela 3).
DISCUSSÃO
Neste estudo, os registros de ECoG, EMG e ECG foram empregados para
descrever alterações eletrofisiológicas observadas em ratos após a administração
de cafeína. No grupo tratado com cafeína, a potência média foi 50% mais alta na
amplitude das oscilações cerebrais delta em relação ao controle. Acredita-se que
as ondas delta contribuam para a codificação de memórias e para o aprendizado.
(15) Efeitos agudos positivos sobre a atenção também foram demonstrados na
maioria dos estudos que investigaram os efeitos da cafeína sobre a cognição.(16)
Esse achado também pode estar relacionado ao estágio delta, uma vez que a
atividade delta “modula” o desempenho mental através da inibição de estímulos
não relacionados à tarefa a ser executada, aumentando o nível de individual de
atenção durante a execução de tarefas que requerem processamento cerebral
interno cuidadoso.(17)
O ritmo teta é implicado em diversas atividades, tais como estabelecimento
de padrões de palavras para reconhecimento da fala e sincronização de
movimentos microssacádicos, frequentemente observados no contexto do
comportamento relacionado à atenção e exploratório e a na aprendizagem
implícita, uma categoria de aprendizagem em grande parte inconsciente e
independente do hipocampo.(12-20)
As ondas alfa guardam relação com o processamento cognitivo e a
autorregulação e aumentam em situações associadas a ganhos de atenção.(21,22) As
oscilações beta são um forte preditor do desempenho perceptivo e motor.(23) Essas
oscilações têm relação com estados de alerta, foco e pensamento ativo.(24) No
córtex superior, as ondas gama aumentam durante o uso da memória de trabalho e
a aprendizagem. Essas oscilações participam da comunicação neural, refletindo a
transferência de informações do mundo exterior para o cérebro.(25)
O aumento da amplitude de todas as ondas cerebrais neste estudo (Figura
1C) sugere que a cafeína ou qualquer de seus metabólitos pode afetar direta ou
indiretamente as vias envolvidas na geração desses ritmos, podendo estimular as
funções cognitivas associadas às oscilações cerebrais e corroborando o fato de
que a cafeína age como um estimulante do SNC.(6)
Neste estudo, a administração intraperitoneal de cafeína aumentou a
frequência de contração do músculo gastrocnêmio, registrando-se maior amplitude
(2 mV) e concentração de energia (Figura 3B) em relação ao Grupo Controle
Arthur Castro, 22/04/21,
substituir "cérebro" por "encéfalo".
Arthur Castro, 22/04/21,
Excluir o "a"
Arthur Castro, 22/04/21,
Excluir o "a"
Arthur Castro, 22/04/21,
substituir por: "exploratório e atento"
Arthur Castro, 22/04/21,
Aqui seria mais adequado substituir "microssacadícos" por "de microssacadas"
Arthur Castro, 22/04/21,
Excluir o "de"
(amplitude de 1 mV) (Figura 3A). As disparidades de força de contração muscular
entre os grupos Controle e tratado com cafeína encontram-se ilustradas na Figura
3. Diferenças significativas (p<0,05) entre as duas porções analisadas podem ser
observadas, sobretudo no gráfico que mostra as contrações musculares mais
potentes. Assim, a cafeína pode afetar a função da musculatura esquelética,
promovendo maior desempenho mecânico através do aumento da capacidade do
músculo de produzir força, trabalho e energia.(26) Portanto, a melhora das
habilidades motoras pode ser atribuída à cafeína, conforme advocado por outros
pesquisadores.(27)
A cafeína estimula a atividade miocárdica, o que diminui o tempo de
contração e resulta no aumento da frequência cardíaca. Além disso, a cafeína
possui efeito inotrópico positivo, uma vez que aumenta a força de contração.(28)
Neste estudo, a frequência cardíaca (bpm) e a força de contração cardíaca (Figure
4C) aumentaram nos ratos tratados com cafeína. Combinados, esses efeitos se
traduzem em maior gasto calórico, o que confere à cafeína o status de agente
termogênico, capaz de intensificar os efeitos ergogênicos.(29) Além disso, o conceito
de que o consumo moderado de cafeína (400 – 600 mg/d) não aumenta o risco de
desenvolvimento de doença cardiovascular é amplamente difundido; ao contrário,
parece haver um efeito protetor sobre o sistema cardiovascular. Entretanto,
indivíduos predispostos ou que sofrem de doenças cardiovasculares parecem ser
mais sensíveis aos efeitos da cafeína.(30)
CONCLUSÃO
Este estudo demonstrou as principais alterações eletrofisiológicas observadas no
sistema nervosa central, no miocárdio e na musculatura esquelética após a injeção
Arthur Castro, 22/04/21,
"nervoso"
Arthur Castro, 22/04/21,
Substituir por "Este trabalho"
Arthur Castro, 22/04/21,
Traduzir para "figurA"
Arthur Castro, 22/04/21,
substituir "advocado" por "descrito"
intraperitoneal de cafeína. As alterações eletrofisiológicas aqui descritas
corroboram os efeitos agudos positivos sobre o nível individual de atenção,
conforme observado após o consumo de bebidas cafeinadas com intuito de manter
o estado de alerta. No sistema nervoso central, observou-se aumento dos
espectros de amplitude delta, teta e alfa, associados à codificação de memórias e
melhora da aprendizagem. No que se refere à musculatura esquelética, foi
demonstrado um aumento da contração do músculo gastrocnêmio, uma indicação
clara de como a cafeína pode ser utilizada para melhorar o desempenho em
algumas atividades físicas. As alterações eletrocardiográficas observadas após a
administração de cafeína se referem principalmente ao aumento da frequência
cardíaca e do consumo de energia. A descrição de alterações quantitativas de
mensurações realizadas nesse espectro eletrofisiológico é de interesse para
estudos futuros destinados a determinar a dose diária ideal de cafeína e a
descrever em maiores detalhes os efeitos positivos, negativos e tóxicos associados
ao uso desse estimulante.
INFORMAÇÕES DOS AUTORES
Cabral DA: http://orcid.org/0000-0002-7582-7251
Campos FM: http://orcid.org/0000-0003-1903-0958
Silva MC: http://orcid.org/0000-0001-7697-7406
Medeiros JP: http://orcid.org/0000-0002-5110-2379
Batista PS: http://orcid.org/0000-0002-5918-2078
Jardim GC: http://orcid.org/0000-0002-0171-8300
Machado JL: http://orcid.org/0000-0003-0870-1090
Arthur Castro, 22/04/21,
O correto é: Campos FMS
Arthur Castro, 22/04/21,
O correto é: Cabral DAC
Cabral LG: http://orcid.org/0000-0002-8814-9488
Mello VJ: http://orcid.org/0000-0003-0359-9760
Hamoy M: http://orcid.org/0000-0002-2931-4324
REFERÊNCIAS
31. Cappelletti S, Piacentino D, Sani G, Aromatario M. Caffeine: cognitive and physical
performance enhancer or psychoactive drug? Curr Neuropharmacol. 2015;13(1):71-88.
36. Ferré S. Mechanisms of the psychostimulant effects of caffeine: implications for
substance use disorders. Psychopharmacology (Berl). 2016;233(10):1963-79. Review.
Arthur Castro, 22/04/21,
ATENÇÃO: os sobrenomes estão abreviados de maneira incorreta para citação. Na maioria dos casos falta uma letra. Exemplo: Diego Arthur Castro Cabral está: Cabral DA (incorreto). O correto é: Cabral DAC!Atentar para esse fato e corrigir, pois interfere no reconhecimento dos autores.
37. Ferré S, Orrú M, Guitart X. Paraxanthine: connecting caffeine to nitric oxide