LSD 如何重塑大腦迴路以模糊感知與思想之間的界線

近期的一項小型研究分析了啟靈藥 LSD 如何重塑大腦活動。研究顯示，這種物質能促進廣泛的神經同步，同時模糊感官感知與抽象思考之間的界線。透過電腦模型和腦部掃描，研究人員發現 LSD 改變了特定大腦迴路上興奮與抑制的平衡，進而可能將心智拉出固化的模式。這些發現發表於《PLOS Computational Biology》。

啟靈藥在精神病學研究中正迎來複甦。臨床試驗表明，這些物質在輔助治療抑鬱症、焦慮症和成癮等狀況方面具有潛力。心理健康障礙通常涉及僵硬且頑固的思維模式。而啟靈藥化合物似乎能產生相反的效果，為大腦活動帶來暫時的靈活性。

為了瞭解藥物如何大幅改變人類的意識，科學家檢視了大腦中不同網絡是如何運作的。即使當一個人處於休息狀態時，大腦各區域也在持續溝通。不同的網絡處理著從觸覺和視覺等簡單的感官輸入，到自我反思和注意力等抽象認知任務的所有事物。

健康的大腦功能依賴於一種被稱為興奮與抑制平衡的微妙蹺蹺板效應。興奮性神經元就像生物加速器，發送電訊號來促使其他神經元放電。抑制性神經元則像煞車，防止過度活躍並保持系統有序。

北京郵電大學的研究人員張玲玉（Lingyu Zhang）與其他幾家機構的同事合作，希望描繪出這種平衡在 LSD 影響下的變化情況。利用現有的非侵入性技術直接在活體人腦中測量精確的化學平衡極為困難。為了克服這一限制，研究團隊轉而結合計算模型與神經影像數據。

研究人員使用了來自一項包含 15 位健康成年人的小型研究的現有數據集。在原始實驗期間，受試者接受了功能性磁振造影掃描。這種腦部掃描可以測量隨時間變化的血流量，使研究人員能夠檢測到大腦的哪些區域高度活躍。每個人在不同的日子接受了兩次掃描，一次是在注射安慰劑之後，另一次是在靜脈注射 LSD 之後。

張和研究團隊獲取了這些掃描數據並尋找同步模式。他們想知道不同腦區活動的節律波是否在同一時刻達到高峰與低谷。當多個區域的節律保持一致時，就會發生相位同步。研究人員將這些同步時刻歸類在一起，以劃分出不同的腦部狀態。

在安慰劑條件下，大腦在各種模組化狀態之間平滑切換。其中一些狀態純粹致力於處理感官資訊。其他狀態則嚴格與預設模式網絡（default mode network）連結，這是一組處理心智遊神、記憶和個人自我感的關聯腦區。

當受試者服用 LSD 時，他們的大腦動態發生了深刻的轉變。研究人員發現，LSD 增強了全腦同步性。整個大腦不再是在分離、獨立的網絡中運作，而是更有可能在一個統一的狀態下共同放電。

這種高度同步的全腦狀態似乎就像一塊磁鐵，將大腦拉離其劃分隔離的日常模式。大腦從這種統一狀態轉換回專門的認知控制網絡的機率顯著降低。由於樣本量有限，次要狀態之間轉換機率的一些微小差異在統計上並不顯著。然而，全腦同步性增加的總體趨勢依然清晰可見。

為了理解這種轉變背後的隱藏機制，研究人員建立了一個動態電腦模擬。他們將腦部掃描數據與人腦結構連接的詳細地圖相結合。這使得團隊能夠計算出整個大腦皮層微小神經迴路中興奮與抑制的預估比例。

電腦模型揭示了 LSD 會改變大腦內部的化學平衡，而且是以不均勻的方式進行。這種藥物對負責基本感官知覺的區域的影響，與對負責抽象思考的區域的影響截然不同。

在與感官和運動處理相關的大腦區域中，模型顯示興奮與抑制的比率急劇下降。在這些區域，生物煞車變得強大得多。這種化學轉變抑制了大腦緊密錨定於外部感官輸入的能力。

相反地，模型估計關聯腦區的活化比率有所增加。鬆開這些抽象處理中心的煞車可能會使神經元表現出不尋常的活躍。研究人員指出，這種神經重塑促進了認知靈活性，使受試者能夠體驗到強烈的自我反省。

透過調低感官區域並調高抽象區域，LSD 本質上抹平了兩者之間的差距。通常將具體感知與抽象認知分開的嚴格界線開始溶解。這種生理機制與啟靈藥使用者經常報告的主觀體驗非常吻合，例如自我感的溶解以及對世界感知的改變。

團隊還發現，感官和運動皮層可能是這些全腦變化的主要驅動者。對這些早期感官途徑的抑制似乎會向上產生級聯效應。這種干擾沿著大腦的層級結構向上傳遞，分散了通常為人類認知賦予秩序的高階網絡。

眾所周知，啟靈藥會結合到大腦中一種特定的血清素受體——5-HT2A 受體。這種受體會引發化學連鎖反應，從而改變麩氨酸的釋放，而麩氨酸是大腦主要的興奮性遞質。研究人員指出，他們的電腦模型中關於興奮與抑制變化的圖譜，與已知的血清素和麩氨酸受體的解剖圖譜密切重疊。

這種理論上的重疊暗示了發揮作用的生物機制。LSD 與血清素受體結合，進而操縱感官皮層局部的興奮性神經遞質。漣漪效應最終改變了整個大腦的運作節律，迫使它脫離僵化的習慣。

作者指出了他們分析中的幾項局限性，需要保持審慎。由於這份原始數據集來自一項小型研究，因此需要進行更大規模的臨床試驗來確認結果。擴大受試者群體將有助於確保這些發現能可靠地應用於更廣泛的人群。

這項研究專注於大腦皮層（大腦褶皺的外層）。計算模型並未納入視丘等更深層的皮層下結構。視丘是感官資訊的主要中繼站。先前的研究表明，該區域在致幻劑如何影響心智方面發揮著關鍵作用，這意味著未來的研究需要將其納入，以提供完整的全貌。

該研究也沒有將腦部掃描數據與受試者的主觀心理問卷相匹配。研究人員指出，未來的調查應該探索這些測得的大腦連接變化如何與個人的特定情感或感知體驗相關聯。確切瞭解感官錨定喪失如何與個人報告的幻覺相吻合，將使科學離實際治療應用更近一步。

這項題為《Lysergic acid diethylamide-derived excitatory/inhibitory ratio change enhances global synchrony in functional brain dynamics》的研究由 Lingyu Zhang、Weiyang Shi、Ziyang Zhao、Zhichao Wang、Congying Chu、Bokai Zhao、Jiaqi Zhang、Qianhui Liu、Yueheng Lan 與 Tianzi Jiang 共同撰寫。