一项结合多个独立研究脑成像数据的国际分析，确定了迷幻药物改变大脑不同网络之间通信的常见模式。研究人员发现，裸盖菇素和LSD等物质可靠地增加了负责感官输入的大脑区域与负责抽象联想思维的脑区之间的功能连接。该研究结果发表在《自然·医学》杂志上。
近年来，经典迷幻药物如裸盖菇素、LSD和DMT作为治疗抑郁症和焦虑症等疾病的实验性疗法重新进入主流精神病学研究。这些物质都能可靠地结合大脑中特定类型的血清素受体，引发感知和意识的深刻转变。
为了理解这些改变状态如何在物理上显现，研究人员经常使用功能性磁共振成像。这种无创扫描技术测量大脑中自发的、协调的血流变化。当人们只是在扫描仪内休息时，他们的大脑活动会自然同步成不同的大规模网络。其中一些网络处理基本的感觉和运动任务，而另一些则管理更高级的认知功能，如记忆回忆、自我反思和目标规划。
过去关于迷幻药的脑成像研究描绘了这些网络变化的零散画面。由于收集在强效精神活性药物影响下的个体数据既困难又昂贵，大多数研究依赖小样本量。不同的研究团队也对其各自数据集应用不同的统计方法。这种未受控制的变异性导致了相互矛盾的报告，一些实验室发现特定的脑连接增强，而另一些则观察到完全相反的效果。
为了解决这些不一致，一个全球科学家团队组成了合作联盟，将现有的脑成像数据汇集到单一的标准化分析中。该项目由加州大学旧金山分校的神经科学家Manesh Girn和麦吉尔大学的Danilo Bzdok领导，他们与横跨三大洲的数十名独立研究人员合作。
研究团队收集了最初由来自五个不同国家的不同实验室收集的11个独立数据集。总共，分析包括273名健康成年人的扫描数据，他们接受了五种迷幻物质之一：裸盖菇素、LSD、DMT、死藤水或麦斯卡林。
研究人员没有孤立地查看每个数据集，而是对所有脑扫描应用了统一的处理流程。这种标准化有助于消除由不同实验室使用不同软件程序清理和准备原始成像数据引起的变异。
然后，团队使用称为贝叶斯分层模型的统计框架分析结构数据。传统的频率论统计通常依赖任意的数值阈值来宣称生物学效应存在或完全不存在。相比之下，贝叶斯方法计算特定变化发生的连续概率。这种方法直接考虑了不同参与者、药物和原始研究设计之间的变异性，使科学家能够找出最可靠的脑变化，同时保持对不确定性的分级测量。
汇集分析确定了不同迷幻物质中一致的脑签名。研究人员发现感觉网络与联合网络之间的功能连接显著增强。
感觉网络，有时称为单模态网络，处理来自环境的直接传入信息，如视觉处理和身体触觉。联合网络，通常称为跨模态网络，是像默认模式网络和额顶网络这样的系统。这些系统综合原始数据以支持复杂思维、记忆构建和大脑的基线休息状态。
在正常情况下，这些感觉和联合系统以高度的分离运作，维持严格的处理层次，使基本感知与抽象思维保持区分。在迷幻药影响下，它们之间的通信线路变得平坦。扫描显示，在药物体验期间，这些不同的网络更自由地同步和整合。
研究人员还绘制了大脑深层皮层下结构的变化。具体来说，他们观察了背侧纹状体，这是由尾状核和壳核组成的区域。该区域主要参与动作选择并将感觉输入与行为输出联系起来。分析显示，在迷幻状态期间，纹状体与皮层感觉系统之间的通信强烈增加的可能性很高。
在相互比较不同药物时，研究人员注意到LSD和裸盖菇素在大脑网络改变方面表现出几乎相同的模式。这种重叠与它们相似的药理学特性以及在汇集数据中两种物质的大样本量一致。麦斯卡林在网络融合方面表现出与LSD和裸盖菇素大致相似的模式。
物质DMT引起了类似的结构变化，但网络扰动更强烈。死藤水在统计模型中呈现出特殊的模式，作者将其归因于其复杂的药理学以及使用该物质进行扫描的参与者数量极少。
汇集数据还挑战了神经影像学领域的一个流行观点。以前单个实验室的研究经常报告说，迷幻药导致大脑各个功能网络内部瓦解，这种现象通常被称为网络内分解。当研究人员对所有汇集研究的数据进行平均时，这种效应非常微弱。贝叶斯分析显示，特定网络内连接减少的统计确定性非常低，使这些早期的网络分解说法受到质疑。
扩展这些生物学发现需要考虑合并历史数据所固有的几个局限性。原始研究是在几年内进行的，使用了不同的磁共振成像扫描仪，这些扫描仪在磁场强度、记录间隔和技术规格上差异很大。
不同数据集的参与者也接受了不同的药物剂量，遇到了不同的给药方法，并在各自药物体验期间截然不同的时间点进行扫描。一些参与者接受了静脉注射，而另一些则吞服药丸。一些研究人员在给药后立即开始脑扫描，而另一些则等待长达两小时的主观效应达到峰值。
简单研究设计的差异也在解释中起作用。绝大多数数据集依赖于积极比较药物体验与安慰剂对照试验的试验。然而，一个数据集完全缺乏安慰剂，另一项研究使用了固定顺序设计，其中药物和安慰剂条件的顺序没有随机化。这些差异可能会引入与参与者期望和新奇性相关的小偏差。
头部运动仍然是神经科学这一领域的持续挑战。经历迷幻药主观效应的个体在扫描仪内比接受安慰剂后静坐的个体更容易移动。虽然数据处理流程被设计为最小化参与者运动对结果的影响，但成像数据中的残余视觉噪声仍然不可避免。
为了基于这一基础地图进行建设，科学家建议未来的研究应该放弃回顾性汇集，转向前瞻性协调试验。在这些未来项目中，多个实验室将在收集任何数据之前同意使用相同的方案进行药物剂量、参与者选择参数和脑扫描仪配置。
该研究题为《迷幻药物对脑回路功能影响的国际荟萃分析》，作者为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, and Danilo Bzdok。
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