Los procesos de sueño-vigilia están regulados por una fina interacción entre la homeostasis del sueño y el ritmo circadiano. La alteración de esta relación, ocurre por ejemplo durante el desplazamiento del sueño hacia el día, conduciendo a su trasgresión y a la pérdida de rendimiento. Está bien documentado el profundo impacto de esta alteración en la eficiencia, en la salud y en la seguridad, además es reconocida la necesidad de desarrollar contramedidas eficaces que se basen en la comprensión de la fisiología del sueño y la regulación del funcionamiento. Las siestas y las prescripciones que promueven el correcto dormir han demostrado la capacidad de atenuar el consiguiente déficit de alerta y función cognoscitiva. La cafeína, es la sustancia más utilizada en el mundo para los estados de alerta, siendo empleada para minimizar los desajustes neurológicos y de comportamiento relacionados con la alterada sincronización del sueño y la vigilia, como ocurre en trabajos con turnos, al conducir un vehículo por la mañana después de un sueño reducido, en médicos, militares y en el personal de los servicios de emergencia. Sin embargo, muchos de estos estudios han confundido 2 procesos principales: la fase circadiana y la duración de la pérdida de sueño. Por otra parte, la adenosina ha sido propuesta como un mediador en la homeostasis del sueño, fomentando el desvelo y el rendimiento, sobre todo al obrar recíprocamente con los aspectos homeostáticos, más bien que con los aspectos circadianos de predisposición y funcionamiento, lo que implicaría que la manera más eficaz de utilizar la cafeína como contramedida sería administrarla como antagonista del receptor de la adenosina.

El Dr. James Wyatt y colaboradores (División de Medicina del Sueño, Escuela de Medicina de Harvard, Boston, Estados Unidos), investigaron si un régimen de alta frecuencia de cafeína en bajas dosis era capaz de contrariar la deterioración del rendimiento durante una prolongada vigilia y si esta acción se relacionaría con las señales homeostáticas o circadianas que modulan la predisposición hacia el funcionamiento y el sueño. El estudio, doble ciego, placebo-controlado, de grupo paralelos, evaluó a 16 hombres con buena salud, entre 18 y 30 años, sometiéndolos a una jornada de 42.85 horas durante 29 días (despiertos unas 28.5 horas y dormidos unas 14.25 horas), es decir, lejos del rango circadiano. Este diseño permitió la valoración separada de las contribuciones homeostáticas, circadianas y de la cafeína en la falta de sueño o en las mejoras del alerta. Cafeína (0.3 mg/kilo por hora) o placebo se administraba cada 60 minutos mientras estaban despiertos. Todos se encontraban en habitaciones privadas y en ausencia de información horaria. Cuando los evaluados estaban despiertos, se analizaron sus funciones cognitivas cada dos horas con una serie de pruebas de rendimiento mental, por otro lado, cada media hora, se les preguntaba cuánto sueño tenían o qué tan alertas se sentían.

Los resultados, señalaron que las concentraciones de cafeína en el plasma se elevaban de una manera exponencial durante la vigilia. Además, el aumento de de cafeína atenuaba marcadamente la deterioración por un deficiente dormir para un número considerable de medidas de rendimiento cognoscitivo, particularmente respecto al ritmo circadiano. Por otra parte, la cafeína realzó la capacidad de los sujetos para mantenerse constantemente despiertos por períodos extendidos, participando en la completa transición del sueño, pero a expensas de aumentar un insomnio subjetivo.

Por último y en conclusión, la administración de cafeína, en altas frecuencias y en dosis bajas, es eficaz en contrarrestar los efectos perjudiciales de la privación del sueño en el rendimiento mental. Estos datos son concordantes con la hipótesis de que la adenosina es un mediador en la caída del rendimiento asociado a periodos extendidos de vigilia, lo que puede conducir a nuevas estrategias para utilizar la cafeína en situaciones en las cuales el funcionamiento es afectado por la pérdida de sueño.