近期发表在《Communications Biology》上的一项研究表明，一种强效迷幻药可诱导一种独特的脑状态：清醒并活动的动物呈现出通常只在深度睡眠时才出现的大脑电波。这种睡眠与清醒特征的奇异混合现象表明，迷幻药可能暂时性地重组大脑活动，从而促进学习和情绪恢复。
研究核心物质是5-MeO-DMT，一种起效迅速的迷幻化合物，能产生强烈的梦境般体验和对现实的扭曲感知。目前科学家正在探索将其用于治疗严重抑郁症和焦虑等精神疾病。
该研究由本杰明·布雷安特（Benjamin Bréant）在弗拉迪斯拉夫·维亚佐夫斯基（Vladyslav Vyazovskiy）教授的指导下主导，是布雷安特在牛津大学生理、解剖与遗传学系攻读博士期间的工作。布雷安特目前是巴黎高等物理化工学院的博士后研究员。
鉴于重度抑郁症通常会严重扰乱正常睡眠模式，科学家起初希望了解迷幻药如何与身体自然休息周期相互作用。他们设计实验观察5-MeO-DMT即时效应消退后的睡眠情况。
“我们启动该项目时，迷幻药研究的主要驱动力是其对难治性抑郁症的潜在治疗作用。然而，这类病理严重影响睡眠，当时却没有关于迷幻药对睡眠影响的任何报道。”布雷安特和维亚佐夫斯基对PsyPost表示。
随着项目推进，研究人员注意到药物在清醒时的即时效应引出了许多意想不到的问题。他们决定观察药物直接诱导的脑状态，看是否能解释该物质的治疗作用。
为了探究这些效应，科学家使用42只成年雄性小鼠进行了一系列实验。他们为动物大脑植入微型传感器，以记录脑电图活动，从而测量神经细胞产生的电信号。
研究人员还自行搭建了一台微型摄像头装置（称为眼动仪），将其牢固固定在动物头部，持续监测瞳孔扩张。他们使用自动视频追踪软件精确测量小鼠活动时的瞳孔直径。瞳孔大小是警觉性的标准生理指标：动物高度清醒和生理唤醒时瞳孔通常放大。
主要实验中，小鼠注射了5-MeO-DMT或无害的生理盐水。科学家随后监测动物脑电波、瞳孔大小和身体行为数小时。
注射5-MeO-DMT后，脑记录显示慢波活动大幅增加。慢波是一种大型的节律性电脉冲，通常仅出现在深度、恢复性的非快速眼动睡眠阶段。
在典型深睡中，慢波伴随着神经细胞短暂完全停止放电的瞬间（即神经元OFF期）。研究人员发现，5-MeO-DMT注射导致这些相同的静默OFF期出现在完全清醒的小鼠中，这证明药物触发了一种真实的睡眠样机制。
尽管显示深度睡眠特征的脑电波，小鼠却物理上清醒并积极在笼子中活动。它们表现出正常的清醒行为，如探索、理毛和跑转轮。
摄像头记录显示，在此期间动物的瞳孔高度放大。这种深睡脑电波与高度生理唤醒的结合，提示一种混合了睡眠和清醒元素的分离状态。
研究人员还注意到θ波完全消失，θ波是通常与运动和探索环境相关的特定脑节律。在积极活动的动物中抑制这些节律，表明物理行为与标准脑活动之间存在暂时性脱节。
“我们发现，在急性期（迷幻药行为指标最高时），大脑活动与称为慢波睡眠的睡眠阶段相似（即脑电记录中同名的慢波）。”布雷安特和维亚佐夫斯基告诉PsyPost。“我们还测量了瞳孔大小作为皮层唤醒度的指标（清醒时应升高，睡眠时应降低），结果发现，矛盾的是，瞳孔大小达到了通常与高唤醒水平相关的程度。因此，我们面对的是这样一种警觉状态：大脑出现睡眠特征，而行为却对应清醒。”
“我们的所有结果都令人惊讶。此前关于慢波活动的研究几乎仅限于睡眠研究。我们的结果确实令人困惑：受试者行为上表现出毋庸置疑的清醒迹象，大脑却充满与外部环境断开连接相关的信号。此外，一种与运动相关的特定脑节律在正在运动的动物中完全消失了。”
为了解具体的化学通路，科学家使用一种能阻断特定血清素受体的化合物进行了额外测试。这些受体是大脑中响应天然化学物质和迷幻药的化学对接站。
当小鼠在注射5-MeO-DMT前先接受阻断剂，迷幻药不再引起瞳孔放大或θ波抑制。而大脑中的慢波活动实际上增加了，这表明完全不同的化学网络控制着迷幻体验的不同方面。
研究人员还尝试通过微管将迷幻化合物直接注射到大脑特定外层区域。这种局部注射并未产生与全身注射相同的巨大行为或脑电波变化。
局部测试表明，这种独特的清醒-睡眠状态依赖于广泛的、全局的大脑网络。它需要激活整个大脑，而不仅是孤立的单个区域。
为了测试动机和自然行为，科学家给一部分小鼠提供了糖丸碗。注射迷幻化合物后，小鼠花费更长时间才接近并进食糖丸。
它们转而聚焦于理毛和探索垫料。这种行为转变表明药物减少了奖赏驱动活动，改变了动物的即时优先级。
在研究另一阶段，科学家用新奇物体让一组小鼠保持清醒四小时，以累积其生物睡眠需求。通常这种睡眠剥夺会导致动物最终休息时出现强烈的慢波反弹。
当科学家在睡眠剥夺后立即给予5-MeO-DMT，预期的睡眠慢波反弹显著减弱。这表明药物诱导的慢波可能部分满足了大脑对深睡的生理需求。
团队还追踪了小鼠48小时内的长期睡眠模式。虽然快速眼动睡眠最初被药物抑制，但动物随后经历了延迟过度补偿。
在接下来的两天里，它们花在梦丰富的睡眠阶段上的时间大幅增加。快速眼动睡眠对处理情绪记忆至关重要，因此这种延迟反弹可能在药物治疗潜力中发挥作用。
“这些效应开启了一种可能性：通过睡眠研究视角来理解迷幻药的长期效应。”研究人员解释道。“关于慢波的文献表明，它们可能对可塑性有影响，而一种具有全局慢波的状态——正如我们所报告的——可能是支撑全局脑改变的介质，尽管这仍是我们方面的推测。”
“我们可以进一步推测，由于慢波通常与环境脱节感相关，人们或许认为它们可能是迷幻体验的基础。我们的结果已在人体中得到成功复现，如伦敦大学学院的乔治·布莱克本（George Blackburne）的工作所示。”
尽管这些发现提供了新见解，科学家指出药物引发的慢波不能被标记为真正的睡眠波。这些电信号的振幅小于自然睡眠波，同时背景中仍存在正常清醒时的快波。
有可能误判这种状态为自然休息的精确替代。研究人员认为，药物创造了一种独特的混合状态，暂时将大脑与外部环境断开。
“在睡眠研究早期，睡眠被细分为至今仍相关的阶段。其中一阶段特别令人困惑。法国神经科学家米歇尔·朱维（Michel Jouvet）称其为‘矛盾睡眠’（非法国实验室称为REM睡眠），用以描述最深睡阶段中清醒大脑状态的奇异共存。与之镜像，我们观察到了‘睡眠’的大脑出现在明确清醒的动物中。我们不将发现称为迷幻状态，而是想称之为‘矛盾清醒’，以向1950年代睡眠研究的开创性工作致敬。”
未来研究需要探索这种独特脑状态是否直接导致人类临床试验中观察到的长期脑可塑性改善。可塑性是指大脑通过形成新神经连接进行自我重组的能力，这对从精神疾病中恢复至关重要。
该研究《5-MeO-DMT在小鼠中诱导的警觉状态分离》由Benjamin J. B. Bréant、José Prius Mengual、Alexander Andrews、Anna Hoerder-Suabedissen、Jasmin Patel、David M. Bannerman、Trevor Sharp和Vladyslav V. Vyazovskiy共同撰写。
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