Gymnasiearbete - hur koffein/koffein fritt kaffe påverkar människan

Om du använder två grupper med försökspersoner, kan du göra en "cross-over" som det kallas vid prövningar av t.ex. läkemedel jämfört med placebo (overksamt ämne som liknar läkemedlet). Då ges under vecka ett vanligt kaffe till grupp 1, och koffeinfritt till grupp 2. Veckan efter byts kaffet ut, så grupp 1 får koffeinfritt kaffe och grupp 2 vanligt kaffe. På så vis får du data från samma individer, med eller utan koffein. Koffein har en halveringstid på ca 5 timmar, så redan efter ett dygn är koncentrationen av koffein ganska låg (därför behöver vissa av oss dricka kaffe varje morgon).

Storleken på grupperna av försökspersoner behöver även vara stora nog för att kompensera för effekter från livet (hur mycket en person sover en dag jämfört med en vecka senare, hur stressad personen är etcetera), samt skillnader mellan individer. Detta gör undersökande studier knepiga att designa så att ett resultat kan fås, och/eller ge en tolkbar effekt.

Det beror lite på vilken typ av reaktionshastighet du vill undersöka. Du behöver ett stimuli (något som sker, och som försökspersonen skall reagera på), som ges samtidigt som reaktionshastigheten börjar mätas. Och ett sätt för försökspersonen att stoppa experimentet.

Ett exempel på stimuli kan vara ett ljud, som hörs samtidigt som tidtagningen startar, och försökspersonen skall då reagera och stoppa tidtagningen. Då fås ett svar i form av en tid.

Ett annat exempel är "fallande linjalen" där försökspersonen tittar på en linjal som släpps, och försökspersonen skall fånga linjalen med handen. Sträckan som linjalen hinner falla, innan försökspersonen fångar den kan då användas som ett mått på reaktionshastigheten (eller omvandlas till tid, genom att räkna med tyngdaccelererationen).

Du kan projicera en svart bild på en vägg och sedan visa en siffra, som försökspersonen skall reagera på, t.ex. genom att stanna tiden (som startade när bilden visades). Kombinerar du detta med att personen endast skall reagera på t.ex. siffran 4, behöver flera delar av hjärnan arbeta för att se till att det just är siffran 4, så det går aningen långsammare.

Men kruxet med tester av reaktionstider är att kroppen lär sig att genomföra testet, både hjärnans arbete men även muskelminne, t.ex. att försökspersonen trycker på en stoppknapp, så att det går snabbare efter en eller några dagars test. Så om testet är tillräckligt noggrant, kan då en skillnad ses mellan hastigheten dag ett och dag två, som kommer av träningen.

Blir skillnaden för liten mellan +/- koffein mellan grupperna, får du i alla fall en chans att analysera detta data (lite statistik), koppla detta till kroppens reaktionsförmåga, vilka delar kroppen använder för att "reagera" och hur detta sker i kroppen, samt så klart göra litteraturstudie om koffein.

Hej, tack så jätte mycket för alla dina idéer och tips. Nu är jag lite säkrare på mitt gymnasiearbete. Metoden "cross-over" verkar vara intressant och jag ska prata med min handledare om det idag. Om jag kör på "cross-over" metoden tror du att det räcker med 8 testpersoner eller tror du att det blir för lite och att jag inte kommer att få in tillräckligt mycket data kring det? Det är ju trots allt ett ganska stort expriment som gör att jag kan behöva en del data från många personer för att ibland kan resultatet endast ha en faktor av individuella anledningar såsom stress mm. 

Hur jag ska testa reaktionsförmågan har jag nu fått lite idéer men om man lär in sig beteendetet efter ett par gånger är det kanske inte så bra att testa reaktionen, eller? Vad sägs om att jag istället testar korttidsminnet och (prestationsförmåga) samt att jag mäter puls och blodtryck innan och efter varje kopp kaffe. Tror du att det hade varit en bra idé?

Antalet försökspersoner beror på hur starka sambanden är mellan stimuli och mätbar effekt. Ett mycket starkt samband kan ses med färre individer, jämfört med ett svagare samband, där det senare kräver ett stort antal individer. Så det är svårt att svara på hur många som krävs, även om fler oftast är bättre än färre. Det blir dock opraktiskt/övermänskligt om du försöker rekrytera hela skolan, så fundera över åtta och diskutera denna del med din handledare.

För att undvika att försökspersonerna genom inlärning blir bättre kan du överväga att byta typ av reaktionstest, då spelar det mindre roll att träningen skett. Men skillnaden du letar efter är t.ex. att den ena gruppen (som konsumerat koffein) får lite snabbare tider, jämför med den koffeinfria gruppen. Så om det finns ett samband (t.ex. med koffein=>snabbare) kan det teoretiskt ses, även om alla blir aningen snabbare på att fånga linjalen.

Kruxet är dock att alla individer skiljer sig åt, och även deras dagsform, och detta påverkar testets resultat. Men din undersökning skall gå att genomföra också, så det kommer att begränsa omfattningen av testerna. Och du kan nog behöva avsätta en del tid under skrivandet att diskutera och analysera experimentet, så om du "bara vill skriva om koffein" försvinner det nog lite tid till att diskutera experimentet. Men experimentet kan vara lärorikt att göra ändå, för det ger en inblick i expermimentdesign, dataanalys, lite statistik.

Observationsstudier (motsvarande den du fundera på) på människor och deras beteende, är knepiga att designa så att ett resultat kan fås. Det är en av anledningarna till att många individer oftast deltar, men även om det är ett stort antal individer finns det ingen garanti för att ett orsakssamband (t.ex. koffein ger snabbare reflexer) kan ses, för är sambandet svagt skiljer sig inte datat +/- stimuli tillräckligt för att kunna ses. Och sker något annat som påverkar (t.ex. brandlarm, "svåraste provet på månader", förhållandet spricker) kan försökspersonernas stress redan vara hög och kan påverka resultatet i testen som görs.

Tusen tack för all hjälp!

Om man tänker praktiskt är denna idén på gymnasiearbete bra eller är det bättre att tänka om och göra ett helt annat arbete? Jag har lite beslutsångest eftersom att det krävs en hel del testpersoner vid just detta arbetet. 

Både för och nackdelar, som med det mesta (och kanske inte vad du ville höra). Jag tror det blir svårt att kunna påvisa ett samband med så få personer, men det utesluter inte att det går. Oavsett hur det går, kommer du (behöva) lära dig mer om hur undersökande experiment fungerar, och om deras svagheter. Är du inte så intresserad av den delen, utan mer intresserad av hur koffeinet påverkar kroppen, finns det massvis med litteratur, men det är också redan väl beskrivet. Vill du gör en praktisk del, motsvarande laboration/undersökning, kanske ett annat (kemiskt) ämne blir lättare att studera.

Koffein är mest känt för att vara uppiggande, så kanske kan du använda trötthet som en del kan ge ett tydligare resultat. Men trötthet gör din undersökning lite mer krävande för försökspersonerna. Att köra test efter lång tids vakenhet, kommer ge en försämrad förmåga (både för minne och reaktion), men där koffeinet i alla fall delvis bör kompensera för tröttheten. Ser du ingen skillnad ändå, kan du diskutera varför koffeinet blev populärt (delvis genom att den amerikanska armén märkte att trupperna orkade mer under andra världskriget), och konsumeras av så många idag. Gör vi det av gammal vana, för det smakar bra, beroende, eller ger det konsumenten "lite mer skärpa"?

Okej, jag har börjat att tänka om. Jag tror inte jag vill skriva om koffein längre utan att jag vill skriva om paracetamol. Jag vet bara inte riktigt vad jag kan ha för frågeställning. Jag hade tänkt mig att framställa paracetamol alltså göra en syntes och därefter analysera min framställda paracetamol. Har du nått förslag på vad man kan ha för frågeställning kring detta?

Syntetisera paracetamol går att göra i ett enklare kemilabb, och syntesen av paracetamol ingår i grundläggande kurser i organisk kemi på universitet, så det finns många laborationshandledningar som beskriver hur detta görs.

Frågeställningar kan formuleras efter den vinkeln du är mest intresserad av, kanske:

Varför konsumeras så mycket paracetamol i Sverige, och vilka individer i samhället konsumerar mest/minst, och hur kommer det sig?

Nedbrytningen av paracetamol i kroppen sker parallellt med nedbrytningen av massvis av andra ämnen, som kan påverka nedbrytningen och ge upphov till förgiftning (bl.a. etanol), hur sker detta?

Var tar restprodukterna (metaboliter kallas de även) ifrån paracetamol vägen, när vi kissat ut dessa? Kan organismer bryta ner restprodukterna, eller samlas de i miljön som vissa läkemedelsmetaboliter (t.ex. diklofenak som klassas som miljögift)?

Hur verkar paracetamol som ett smärtlindrande ämne i kroppen, d.v.s. hur kommer det sig att konsumenten upplever smärtlindring?

Hur mycket pengar tjänar läkemedelsbolagen på att tillverka och sälja paracetamol? Och varför kostar vissa fabrikat så himla mycket mer än billigare kopior?

Jag kollade lite snabbt på ett apoteks hemsida och priset varierar mellan märken för vanliga tabletter som sväljs mellan 0,55-1,4 kr/tablett. Ett ohemult stort påslag för det dyrare varumärket, som under decennier gjort reklam för "sin version av paracetanol", trots att det är exakt samma verksamma molekyl som finns i märkena. Kanske lite mer av en ekonomiaspekt på ämnet.