THE ACUTE EFFECTS OF AEROBIC AND HIGH INTENSITY INTERVAL EXERCISEON CAFFEINE WITHDRAWAL AND COGNITIVE FUNCTIONS IN WORKING-AGE PERSONS WITH HABITUAL CAFFEINE CONSUMPTION

Abstract

The objectives of this research were to examine and compare the acute effects of aerobic and high intensity interval exercise on caffeine withdrawal and cognitive functions. The participants included 13 men (mean age = 33.54±3.82 years) who worked mainly with a computer, had habitual coffee consumption, and had signs and symptoms of caffeine withdrawal with a decrease in cognitive functions after 24 hours of abstinence from caffeine. All participants performed two tests, consisting of cycling on an ergometer at 50±5 revolutions per minute for 20 minutes at the intensity of 50±5% of heart rate reserve (aerobic exercise) and at the intensity of 80±​5% of heart rate reserve for one minute, alternating with no intensity for one minute (high intensity interval exercise). These tests were carried out after abstinence from caffeine for 24 hours, and had a randomized, crossover design with a 7-day separation. The scores of caffeine withdrawal and cognitive functions of the participants were assessed before exercise, immediately after exercise, and 30 minutes after exercise, using the Caffeine Withdrawal Symptoms Questionnaire and the Computerized Cognitive Test Battery (Trail making test (TMT) and Flanker test (FKT), respectively. The results of this research showed that the participants had caffeine withdrawal and impairment of cognitive functions prior to both tests. The total scores for signs and symptoms of caffeine withdrawal were significantly decreased immediately and 30 minutes after aerobic and high intensity interval exercise (P < 0.01), and the reduction immediately after aerobic exercise was significantly higher than high intensity interval exercise (P < 0.05). With regard to aerobic exercise, the time to complete TMT A and TMT B, the difference between completion time B and A (B-A), and the reaction time in the congruent and the incongruent of FKT immediately after exercise were significantly lower than before exercise (P < 0.05, P < 0.01, P < 0.05, P < 0.05, P < 0.05, respectively). The reaction time in the incongruent of FKT at 30 minutes was also significantly lower after aerobic exercise than before exercise (P < 0.05). In terms of high intensity interval exercise, the time to complete TMT A at 30 minutes after exercise was significantly lower compared to before exercise (P < 0.05). Moreover, the time to complete TMT A at 30 minutes after exercise was significantly lower, and the reaction time in the congruent of FKT at immediately after exercise was significantly higher than aerobic exercise (P < 0.05). In conclusion, aerobic and high intensity interval exercise for 20 minutes after abstinence from caffeine for 24 hours help alleviate caffeine withdrawal and restore cognitive functions in people with habitual coffee consumption. These effects persist for 30 minutes after exercise.

งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาและเปรียบเทียบผลฉับพลันของการออกกำลังกายแอโรบิกและหนักสลับช่วง ที่มีต่อภาวะถอนคาเฟอีนและความสามารถด้านการรู้คิด กลุ่มตัวอย่างเป็นเพศชาย 13 คน (อายุเฉลี่ย 33.54±3.82 ปี) ที่ทำงานบนคอมพิวเตอร์เป็นหลัก มีการดื่มกาแฟเป็นนิสัย และมีอาการและอาการแสดงของภาวะถอนคาเฟอีนร่วมกับการลดลงของความสามารถด้านการรู้คิด ภายหลังการงดอาหารและเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนเป็นเวลา 24 ชั่วโมง กลุ่มตัวอย่างทุกคนทำการทดสอบ 2 ครั้ง ประกอบด้วย การปั่นจักรยานบนเครื่องวัดงานที่ 50±5 รอบต่อนาที เป็นเวลา 20 นาที ที่ความหนัก 50±5% ของอัตราการเต้นหัวใจสำรอง (การออกกำลังกายแอโรบิก) และที่ความหนัก 80±5% ของอัตราการเต้นหัวใจสำรองเป็นเวลา 1 นาที สลับกับไม่มีความหนักเป็นเวลา 1 นาที (การออกกำลังกายหนักสลับช่วง) การทดสอบดังกล่าวมีการดำเนินการหลังจากการงดอาหารและเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนเป็นเวลา 24 ชั่วโมง และมีการออกแบบในลักษณะสุ่มและไขว้ร่วมกับการเว้นระยะห่างเป็นเวลา 7 วัน ทำการประเมินคะแนนของภาวะถอนคาเฟอีน และความสามารถด้านการรู้คิดของกลุ่มตัวอย่าง ก่อนออกกำลังกาย หลังออกกำลังกายทันที และหลังออกกำลังกาย 30 นาที โดยใช้แบบสอบถามภาวะถอนคาเฟอีน และแบบทดสอบความสามารถทางสมองด้วยโปรแกรมคอมพิวเตอร์ (เทรลเมคคิ่ง; TMT และแฟลงเคอร์; FKT) ตามลำดับ ผลการวิจัยนี้แสดงว่า กลุ่มตัวอย่างมีภาวะถอนคาเฟอีน และความบกพร่องของความสามารถด้านการรู้คิดก่อนการทดสอบทั้ง 2 ครั้ง คะแนนรวมของอาการและอาการแสดงของภาวะถอนคาเฟอีนลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ หลังจากการออกกำลังกายแอโรบิกและหนักสลับช่วงทันที และ 30 นาที เมื่อเทียบกับก่อนการออกกำลังกาย (P < 0.01) และการลดลงหลังจากการออกกำลังกายแอโรบิกทันทีมากกว่าการออกกำลังกายหนักสลับช่วงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P < 0.05) ในสภาวะของการออกกำลังกายแอโรบิก เวลาที่ใช้ในการทดสอบ TMT A และ TMT B ความแตกต่างของเวลาที่ใช้ (B – A) และความเร็วในการตอบสนอง FKT แบบสอดคล้องกันและไม่สอดคล้องกัน หลังจากออกกำลังกายทันทีน้อยกว่าก่อนการออกกำลังกายอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P < 0.05, P < 0.01, P < 0.05, P < 0.05, P < 0.05 ตามลำดับ) ความเร็วในการตอบสนอง FKT แบบไม่สอดคล้องกันหลังจากออกกำลังกายแอโรบิก 30 นาที น้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับก่อนการออกกำลังกาย (P < 0.05) เวลาที่ใช้ในการทดสอบ TMT A หลังจากการออกกำลังกายหนักสลับช่วง 30 นาที น้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติเมื่อเทียบกับก่อนการออกกำลังกาย (P < 0.05) นอกจากนี้ ในสภาวะของการออกกำลังกายหนักสลับช่วง เวลาที่ใช้ในการทดสอบ TMT A หลังจากออกกำลังกาย 30 นาที น้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ และความเร็วในการตอบสนอง FKT แบบสอดคล้องกัน หลังจากออกกำลังกายทันที มากกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เมื่อเทียบกับการออกกำลังกายแอโรบิก (P < 0.05) สรุปได้ว่า ในผู้ที่บริโภคกาแฟเป็นนิสัย การออกกำลังกายแอโรบิกและหนักสลับช่วงเป็นเวลา 20 นาที หลังจากการงดอาหารและเครื่องดื่มที่มีคาเฟอีนเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ช่วยบรรเทาอาการและอาการแสดงของภาวะถอนคาเฟอีน และฟื้นสภาพของความสามารถด้านการรู้คิด ผลดังกล่าวคงอยู่ในช่วง 30 นาที หลังจากการออกกำลังกาย