Под псилоцибиновым заклятием: как крысы переживают психоделические приключения

Псилоцибин вызывает масштабные перестройки в работе мозга, открывая новые горизонты в понимании психоделического состояния. Неповторимое исследование, опубликованное в журнале Translational Psychiatry, предоставило самый детальный анализ воздействия псилоцибина на активность мозга у грызунов. Учёные выяснили, что псилоцибин вызывает обширные изменения в организации мозговых сетей, нарушая нормальные паттерны взаимодействия между мозговыми регионами и создавая уникальное состояние высокой частотной нейронной связи. Эти эффекты варьировались в зависимости от дозы и времени, проявляя две четкие фазы мозговой динамики.

Псилоцибин — это активное соединение, содержащееся в некоторых грибах, и он привлек внимание благодаря своему потенциалу быть средством лечения таких заболеваний, как депрессия, беспокойство и зависимость. При употреблении псилоцибин преобразуется в псилоцин, вещество, которое связывается с серотониновыми рецепторами в мозге и вызывает глубокие изменения в восприятии, эмоциях и чувстве "я". У людей известно, что псилоцибин временно изменяет взаимодействие различных участков мозга, но менее известно о том, как эти эффекты развиваются со временем или могут ли животные модели полностью захватить сложность психоделического состояния.

"Мы используем нейрохимические и нейрофизиологические методы, включая изменения в мозговых сетях, чтобы понять механистическую основу различных состояний сознания, и наша работа с психоделиками — это еще один шаг в этом направлении", — объяснил автор исследования Динеш Пал, доцент Университета Мичигана.

"Одна из основных проблем изучения психоделиков на животных моделях заключается в отсутствии вербального отчета. Но это также делает исследование захватывающим, потому что любые доказательства (например, метрики на основе ЭЭГ) о 'психоделическом' состоянии у животных, аналогичном тому, что происходит у людей, подведут нас к идее, что сознание — это универсальный феномен; оно просто проявляется по-разному у различных видов".

Чтобы разобраться в этом, исследователи использовали высокочувствительную электроэнцефалограмму (ЭЭГ) для мониторинга активности мозга на 27 участках коры крысы. ЭЭГ — это неинвазивный метод, который измеряет электрическую активность в мозге, используя сенсоры, размещенные на коже головы. Он фиксирует естественные колебания мозга, или "мозговые волны", которые отражают паттерны нейронной коммуникации между различными регионами. Цель заключалась в том, чтобы сопоставить, как псилоцибин изменяет организацию мозговых сетей, и определить конкретные паттерны активности, которые могут отражать изменённые состояния сознания.

В исследовании участвовали 12 взрослых крыс породы Sprague Dawley — шесть самцов и шесть самок, которые были хирургически имплантированы с электродами ЭЭГ. Каждой крысе вводили инъекции псилоцибина на трех различных дозах (0,1, 1 и 10 миллиграммов на килограмм) и соляной контроль в разные дни. Исследователи записывали данные ЭЭГ до, во время и после каждой 60-минутной инфузии, а также мониторили поведение с помощью видеозаписей и датчиков движения. Используя метод непрерывной инфузии, а не одиночную инъекцию, они смогли наблюдать постепенные изменения в активности мозга по мере воздействия препарата.

Команда сосредоточилась на трех определенных частотных диапазонах в данных ЭЭГ: тета (4–10 Гц), средняя гамма (70–110 Гц) и высокая гамма (110–150 Гц). Эти частоты, как предполагается, играют роль в координации взаимодействия между регионами мозга. Псилоцибин изменил как силу, так и организацию активности в этих диапазонах, однако не в простой или линейной форме.

На умеренных дозах (1 мг/кг) псилоцибин увеличил активность в задней тета-сети и усилил коммуникацию между лобными и теменными областями мозга в гамма-диапазонах. Это состояние характеризовалось широкими увеличениями активности в высокой гамме в лобной коре и большей связностью между удалёнными регионами мозга. Исследователи также обнаружили, что псилоцибин нарушил нормальные отношения между тета- и гамма-активностью, явление, известное как связка фаза-амплитуда. Это разъединение было наиболее заметным в лобных областях и происходило в зависимости от дозы.

На более высоких дозах (10 мг/кг) emerged emerged the pattern. Рано в процессе инфузии мозг показывал аналогичное увеличение гамма-соединения, однако с увеличением дозы связь теты в задних регионах снизилась, и гамма-сеть в лобной коре стала более доминирующей. Эти изменения развивались со временем, демонстрируя переход от одного состояния организации мозга к другому по мере роста уровней псилоцибина. Примечательно, что эти эффекты произоходили даже в то время, как крысы становились менее активными, что предполагает, что изменения в мозге не были просто результатом движения или возбуждения.

Данные поведенческого тестирования поддержали эту нелинейную модель. Умеренные дозы псилоцибина увеличили количество ответов на поворот головы — как правило, показатель психоделической активности у грызунов — и кратковременно повысили движение. Но на самой высокой дозе движение значительно снизилось спустя 30 минут, хотя гамма-соединение продолжало увеличиваться. Это говорит о том, что изменения в динамике мозга не были просто отражениями поведения, а могли соответствовать уникальному внутреннему состоянию.

"Немного удивительно, что изменения в гамма-соединении ЭЭГ — которые, как показано, тесно связаны с состояниями сознания — произошли в отсутствие любой поведенческой активности или после прекращения псилоцибин-исходного движения и/или подергиваний головы", — сказал Паль. "Это разъединение подчеркивает необходимость тщательной оценки реакции на поворот головы как суррогата для психоделических или необычных состояний, вызываемых психоделическими веществами у грызунов".

Чтобы количественно оценить организацию мозговой сети, исследователи использовали такие показатели, как степень узлов (количество связей у мозгового региона) и силу синхронизации между регионами. Эти метрики показали, что псилоцибин реорганизовал сети как в частотно-специфическом, так и в регионально-специфическом плане. Тета-сеть, обычно участвующая в памяти и внимании, усилилась в задних областях при умеренных дозах, но ослабилась на более высоких дозах. Напротив, сеть высокой гаммы, которая, как считается, отражает локальную активность и потенциально нейропластичность, усилилась в лобных областях по мере увеличения дозы.