一項國際腦部影像分析揭示啟靈藥如何重塑神經迴路
一項結合多個獨立研究腦部影像數據的國際分析，發現了啟靈藥物如何改變不同大腦網絡之間溝通的共同模式。研究人員發現，裸蓋菇素（psilocybin）和 LSD 等物質能切實增加負責感官輸入的大腦區域與參與抽象、聯想思維的大腦區域之間的整合功能連接。這些發現發表在《Nature Medicine》期刊上。
近年來，像裸蓋菇素、LSD 和 DMT 等經典啟靈藥已重新進入主流精神醫學研究，作為治療憂鬱症和焦慮症等病症的實驗性療法。這些物質都能切實結合大腦中特定類型的血清素受體，從而引發感知和意識的深刻轉變。
為了理解這些改變後的狀態在生理上如何呈現，研究人員通常會使用功能性磁振造影（fMRI）。這種非侵入性掃描技術可測量大腦中自發且協調的血流。當受試者僅在大腦掃描儀中休息時，他們的大腦活動會自然同步為不同的大型網絡。其中一些網絡處理基本的感官和運動任務，而其他網絡則管理更高層次的認知功能，如記憶回溯、自我反思和目標規劃。
過去關於啟靈藥的腦部影像研究對這些網絡變化的描述較為零散。由於收集受強效精神活性藥物影響之個體的數據既困難又昂貴，大多數研究都依賴較小的樣本量。不同的研究小組也對各自的數據集採用不同的統計方法。這種未經控制的變異性導致了相互矛盾的報告，一些實驗室發現特定的大腦連接增加，而另一些實驗室則觀察到完全相反的效果。
為了消除這些不一致，一個全球科學家團隊組成了一個合作聯盟，將現有的腦部影像數據整合到單一的標準化分析中。該項目由加州大學舊金山分校的神經科學家 Manesh Girn 和麥基爾大學的 Danilo Bzdok 領導，他們與橫跨三大洲的數十名獨立研究人員合作。
研究團隊收集了最初由五個不同國家的不同實驗室收集的 11 個獨立數據集。總體而言，該分析包括了 273 名健康成年人的掃描數據，他們接受了五種啟靈物質之一：裸蓋菇素、LSD、DMT、死藤水（ayahuasca）或仙人掌毒鹼（mescaline）。
研究人員並非孤立地看待每個數據集，而是對所有大腦掃描應用了統一的處理流程。這種標準化有助於消除因不同實驗室使用不同的軟體程序來清理和準備其原始影像數據而產生的變異。
該團隊隨後使用稱為貝氏階層模型（Bayesian hierarchical modeling）的統計框架分析了結構數據。傳統的頻率論統計通常依賴任意的數值閾值來宣告某種生物學效應是存在還是完全不存在。相比之下，貝氏方法計算特定變化發生的連續概率。這種方法直接考慮了不同參與者、藥物和原始研究設計之間的變異性，使科學家能夠在保持不確定性的分級測量的同時，精確指出最可靠的大腦變化。
彙整分析確定了在不同啟靈物質中運作的一致大腦特徵。研究人員發現，大腦的感官網絡與其聯絡網絡（association networks）之間的功能連接顯著增加。
感官網絡（有時稱為單模態網絡）處理來自環境的直接、傳入信息，例如視覺處理和身體觸覺。聯絡網絡（通常稱為跨模態網絡）是像預設模式網絡（default mode network）和額頂網絡（frontoparietal network）這樣的系統。這些系統合成原始數據，以支持複雜的思維、記憶構建和大腦的基準休息狀態。
在正常情況下，這些感官和聯絡系統在很大程度上是分離運作的，保持著嚴格的處理層級，使基本感知與抽象思維分開。在啟靈藥的影響下，它們之間的溝通界線變得扁平。掃描顯示，在藥物體驗期間，這些不同的網絡同步和整合得更加自由。
研究人員還繪製了大腦皮質下結構深處的變化。具體來說，他們觀察了背側紋狀體（dorsal striatum），這是一個由尾狀核（caudate）和殼核（putamen）組成的區域。該區域主要參與動作選擇以及將感官輸入與行為輸出聯繫起來。分析顯示，在啟靈狀態下，紋狀體與皮質感官系統的溝通強度有很高概率會顯著增加。
在對不同藥物進行對比測量時，研究人員注意到 LSD 和裸蓋菇素表現出幾乎相同的大腦網絡改變。這種重疊與它們相似的藥理特性以及彙整數據中這兩種物質所包含的大量參與者相吻合。在網絡融合方面，仙人掌毒鹼表現出與 LSD 和裸蓋菇素大致相似的模式。
DMT 這種物質引起了類似的結構轉變，但網絡擾動甚至更強。死藤水在統計模型中呈現出一種特殊的模式，作者將其歸因於其複雜的藥理學以及使用該特定物質進行掃描的參與者人數極少。
這些集體數據也挑戰了神經影像學領域的一個流行觀點。先前單一實驗室的研究經常報導，啟靈藥會導致大腦內部的個別功能網絡內部崩解，這種現象通常被描述為網絡內瓦解（within-network disintegration）。當研究人員對所有彙整研究的數據進行平均時，這種效應顯得極其微弱。貝氏分析顯示，特定網絡內連接性降低的統計確定性非常低，這使得早期關於網絡崩解的說法受到了質疑。
擴展這些生物學發現需要考慮合併歷史數據所固有的幾項限制。原始研究是在數年時間跨度內進行的，並使用了不同的磁振造影掃描儀，這些儀器在磁場強度、記錄間隔和技術規格方面存在很大差異。
不同數據集中的參與者接受的藥物劑量也不同，遇到了不同的給藥方法，並且在各自藥物體驗中極其不同的時間點進行了掃描。一些參與者接受了靜脈注射，而另一些人則吞服了膠囊。一些研究人員在給藥後立即開始大腦掃描，而其他科學家則等待長達兩個小時以待主觀效應達到頂峰。
簡單研究設計的差異在解釋中也起著作用。絕大多數數據集依賴於主動將藥物體驗與安慰劑對照組進行比較的試驗。然而，其中一個數據集完全缺乏安慰劑，而另一項研究則採用了固定順序設計，其中藥物和安慰劑條件的順序並非隨機。這些差異可能會引入與參與者預期和新鮮感相關的微小偏差。
頭部運動仍然是該神經科學領域面臨的持續挑戰。文獻記載，與接受安慰劑後靜坐的人相比，體驗啟靈藥主觀效應的個體在大腦掃描儀內部有移動更多的傾向。雖然數據處理流程旨在最大程度地減少參與者運動對結果的影響，但影像數據中殘留的視覺噪聲仍無法避免。
為了在此基礎地圖上更進一步，科學家建議未來的研究應該放棄回顧性彙整，轉向前瞻性協調試驗。在這些未來的項目中，多個實驗室將在收集任何數據之前，同意使用相同的藥物劑量方案、參與者篩選參數和大腦掃描儀器配置。
這項名為「啟靈藥物對大腦迴路功能影響的國際大型分析」的研究，由 Manesh Girn、Manoj K. Doss、Leor Roseman、Katrin H. Preller、Fernanda Palhano-Fontes、Lorenzo Pasquini、Frederick S. Barrett、Pablo Mallaroni、Natasha L. Mason、Christopher Timmermann、Drummond E. McCulloch、Patrick M. Fisher、Brian S. Winston、Flora Moujaes、Felix Muller、Matthias E. Liechti、Franz X. Vollenweider、Johannes G. Ramaekers、Kim Kuypers、Draulio B. Araujo、Olaf Sporns、Joshua Siegel、Nico Dosenbach、David J. Nutt、Robin L. Carhart-Harris、Emmanuel A. Stamatakis 和 Danilo Bzdok 共同撰寫。