大腦掃描揭示 LSD 如何透過去同步化局部神經活動來改變意識
一項對大腦影像數據的新分析顯示，俗稱 LSD 的麥角酸二乙酰胺（lysergic acid diethylamide）會降低局部大腦活動的同步性，從而產生改變心智的效果。這項發表於《European Journal of Neuroscience》的研究表明，這種致幻藥物與大腦受體的相互作用範圍比以往假設的更為廣泛。這些見解有助於繪製改變意識狀態背後的生物學機制，並能為未來啟靈藥的治療用途提供參考。
在過去十年間，醫學研究人員重新將焦點放在經典啟靈藥物上，將其視為精神疾病的潛在治療方法。像 LSD 和裸蓋菇素（psilocybin）這類化合物能對知覺、情緒和思維帶來深刻的改變。研究人員主要將這些效果歸因於該化學物質如何與大腦中特定類型的血清素受體結合。然而，該藥物在結構上模仿了其他幾種化學信使，包括多巴胺和不同亞型的血清素。
帕維亞大學研究員 Paolo La-Torraca-Vittori 與佛羅倫斯大學的 Livio Tarchi 領導了這項調查。他們的目標是填補當前神經影像學文獻的空白。大多數關於使用啟靈藥者的腦部掃描，都是關注廣泛大腦網路之間的大規模、長距離通訊。極少有研究探討使用者在受 LSD 影響時，微小、局部的腦細胞群會發生什麼變化。
研究團隊專注於衡量大腦靜息狀態的兩項特定指標。第一項指標捕捉低頻波動振幅（amplitude of low-frequency fluctuations）。這評估了極局部區域內緩慢、自發性腦波的強度。當一個人休息時，大腦通常會產生穩定、低頻的節律。這種振幅下降意味著大腦活動變得更具雜訊、更快且更去同步化。
第二項指標評估區域均一性（regional homogeneity）。這評估了一小塊腦組織與其緊鄰細胞同步電活動的程度。高區域均一性表示一小群神經元正一致放電。區域均一性下降則表明局部神經元正彼此獨立運作。
為了解釋為什麼這很重要，科學家指出了熵腦假說（entropic brain hypothesis）。熵是一個與混亂度和隨機性相關的物理學概念。在神經科學中，較高的熵代表更豐富、更不可預測的大腦狀態模式。熵腦假說提出，啟靈藥會將大腦推向更高熵的狀態，以一種允許更靈活且動態的思維過程的方式增加混亂度。
研究人員利用了一個包含 15 位健康成年人腦部掃描的開放獲取資料庫。由於參與者少於 50 人，這是一項小規模研究。在原始數據收集期間，每位參與者進行了兩次間隔至少兩週的大腦掃描。在其中一天，他們接受了靜脈注射生理鹽水安慰劑；在另一天，他們接受了中等劑量的致幻劑量 LSD。
掃描大約在給藥一小時後進行，捕捉到了啟靈體驗的高峰期。參與者閉著眼睛在掃描儀內休息。掃描設備追蹤血流量的變化以繪製神經活動圖。La-Torraca-Vittori、Tarchi 和他們的同事計算了安慰劑和 LSD 狀態下的這兩項局部指標。隨後，研究人員將這些結果疊加到顯示各種化學受體典型分佈的已知大腦圖譜上。
分析顯示，當參與者受 LSD 影響時，低頻波動振幅和區域均一性均出現廣泛下降。這些下降在視覺和體感皮質中特別明顯，這些是大腦處理視覺和傳入觸覺的區域。研究人員指出，這種局部碎片化迫使大腦放棄其正常的層級化處理結構。
通常情況下，大腦在嚴格的功能層級下運作。感官區域處理基本輸入，然後將資料向上傳遞到聯合區域進行解釋。在 LSD 作用下，這種結構化的層級變得扁平化。大腦不再由局部集群在專門的獨立單元中處理感官資訊，而是跨整個皮質廣泛整合資訊，將視覺和身體感覺融合在一起。
這兩項指標也突顯了其他大腦區域的明顯變化。低頻波動指標在與預設模式網路（default mode network）相關的區域嚴重下降。該網路是一群在大腦處於被動休息、白日夢和自我反思時活躍的區域。該網路的破壞與啟靈藥使用者普遍報告的意識自我崩解密切相關。
與此同時，區域均一性在視丘和杏仁核等深部皮質下區域顯著下降。這些結構扮演著感官中繼和情緒處理中心樞紐的角色。當這些中繼中心的局部同步性下降時，很可能會改變感官資訊傳送到大腦其餘部分的方式。
在將這些功能性變化與大腦化學聯繫起來時，團隊發現了超越 LSD 主要作用目標的強大相關性。正如預期的那樣，某些定位與主要的 5-HT2A 血清素受體有關。然而，這兩項大腦指標的下降，始終反映出多巴胺 D2 受體以及稱為 5-HT1A 的另一種血清素受體的分佈模式。
受體是細胞表面接收化學信號的蛋白質結構。當化學物質與受體結合時，會觸發細胞內部的生物反應。在 LSD 作用下，擁有較少這些特定多巴胺和血清素受體的大腦區域，其局部同步性和低頻節律的下降幅度最大。
這種一致性說明了 LSD 引發了一連串跨越多個信使系統的神經化學事件。作者指出，富含特定多巴胺和血清素受體的區域，實際上可能受到保護而免受藥物的去同步化影響。或者，藥物可能會間接活化這些相鄰通路，從而導致該體驗特有的各種感官和情緒轉變。
儘管數據為啟靈藥的物理機制提供了新視角，但研究人員也承認了幾項局限性。該分析依賴於較小的樣本量，需要在更廣泛的人群中進行複製以確保研究結果的最終可靠性。團隊還使用了來自一般人群的受體密度標準化圖譜，而非實際參與者大腦的圖譜，這限制了化學相關性的精確度。
此外，本計畫分析的靜息掃描是在聆聽音樂的階段之後進行的。研究人員警告，聆聽音樂所殘留的情緒或神經效應，可能會在化學輸液之外獨立影響靜息狀態數據。即使經過數據過濾，安慰劑組和 LSD 組之間的頭部運動仍存在些許差異，從而留下了輕微掃描偽影的可能性。
未來的調查可能會將這些局部測量結果與其他大腦監測技術進行比較。透過繪製這些神經變化的物理位置和精確時間，科學家希望能完全解碼改變後的大腦化學如何重塑人類心智。對局部動態的探索，為未來開發安全、有針對性的啟靈療法提供了關鍵的基石。
這項研究「Knocking at the Doors of Perception: Relating LSD Effects on Low-Frequency Fluctuations and Regional Homogeneity to Receptor Densities in fMRI」由 Paolo La-Torraca-Vittori、Livio Tarchi、Elisa Arrigo、Stefano Lanterna、Eleonora Tosi、Arne Doose、Fulvia Palesi、Doris Pischedda、Valdo Ricca、Paolo Fusar-Poli 和 Stefano Damiani 共同撰寫。