Psychedelics restructure information in the human brain
Unter Verwendung eines multivariaten Informationsdekompositionsrahmens auf Daten von 80 Teilnehmern zeigt diese Studie auf, dass fünf verschiedene Psychedelika die menschliche Gehirnfunktion umstrukturieren, indem sie die neuronale Selbstkopplung reduzieren und dadurch dazu führen, dass kortikale Populationen in ihrer Informationsverarbeitung einander ähnlicher werden, ohne notwendigerweise zu synchronisieren, was somit eine einheitliche Erklärung für veränderte subjektive Erfahrungen und therapeutische Effekte bietet.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Seit Jahrzehnten beobachten Wissenschaftler das Gehirn unter dem Einfluss psychedelischer Substanzen und sehen ein vertrautes Muster: Die distinkten, getrennten Regionen des Geistes scheinen zu verschmelzen. Die vorherrschende Erzählung lautete bisher, dass diese Substanzen das Gehirn in einen Zustand totaler Einheit zwingen, in dem Informationen frei zwischen jedem Teil fließen und so ein einziges, integriertes Ganzes bilden. Diese Idee der „globalen Integration“ ist zum Standardmodell für sowohl die lebhaften, expansiven Erfahrungen geworden, die Menschen berichten, als auch für das Potenzial dieser Drogen, psychische Erkrankungen zu behandeln. Dieses Konzept beruht jedoch auf einem vagen Verständnis dessen, was „Integration“ eigentlich bedeutet. Bedeutet es, dass verschiedene Hirnareale dieselben Informationen halten? Bedeutet es, dass sie Informationen hin und her austauschen? Oder bedeutet es, dass sie ihre Kräfte bündeln, um etwas Neues zu erschaffen? Ohne eine präzise Methode, um diese verschiedenen Möglichkeiten zu messen, hat die wissenschaftliche Gemeinschaft ein komplexes Bild durch eine trübe Linse betrachtet, unfähig, zwischen verschiedenen Arten von Verbindungen zu unterscheiden.
Ein Forscherteam hat diesen Nebel nun gelichtet, indem es eine neue mathematische Linse auf Daten von achtzig gesunden Freiwilligen anwandte, die fünf verschiedene psychedelische Substanzen einnahmen: LSD, Psilocybin, Ketamin, DMT und 5-MeO-DMT. Anstatt sich lediglich zu fragen, ob Hirnregionen miteinander verbunden sind, zerlegten sie den Informationsfluss in seine grundlegendsten Bestandteile und fragten genau, wie Informationen gespeichert, kopiert oder transformiert werden, während sie durch die Zeit wandern. Ihre Ergebnisse revidieren die einfache Erzählung der totalen Einheit. Sie entdeckten, dass diese Drogen die verschiedenen Teile des Gehirns zwar ähnlicher zueinander machen, sie aber nicht zwangsläufig dazu bringen, auf eine koordinierte, kollektive Weise zusammenzuarbeiten. Tatsächlich stören die Drogen oft die Fähigkeit des Gehirns, einzigartige, private Informationen festzuhalten, und zwingen die Regionen dazu, einander zu spiegeln, anstatt zu kooperieren. Das Ergebnis ist ein Gehirn, das „ähnlich, aber nicht unbedingt gemeinsam“ ist.
Um zu verstehen, was die Forscher fanden, muss man zuerst das Werkzeug verstehen, das sie verwendeten. Sie setzten eine Methode namens „Integrated Information Decomposition“ ein, die wie ein hochauflösendes Mikroskop für Daten wirkt. Stellen Sie sich vor, Sie versuchen, ein Gespräch zwischen zwei Personen zu verstehen. Ein Standardmaß könnte Ihnen lediglich sagen, dass sie gleichzeitig sprechen. Diese neue Methode hingegen kann Ihnen sagen, ob sie dieselben Wörter wiederholen, ob der eine den anderen kopiert, ob sie ihre Gedanken kombinieren, um eine neue Idee zu erschaffen, oder ob einer ein Geheimnis bewahrt, während der andere spricht. Die Forscher wandten diese Methode auf die elektrische Aktivität des Gehirns an und verfolgten, wie Informationen von einem Moment zum nächsten über verschiedene Hirnregionen hinweg wanderten. Sie suchten nach zehn distinkten Arten, wie Informationen agieren können, die von einfachem Kopieren bis hin zu komplexer, kooperativer Schöpfung reichen.
Als sie die Daten der fünf Drogen analysierten, zeichnete sich ein klares und überraschendes Muster ab. Die konsistenteste Veränderung war ein Verlust der „Bewahrung“. In einem normalen Gehirn kann eine spezifische Region ein Stück Information festhalten und es für eine kurze Zeit einzigartig für sich selbst bewahren. Unter dem Einfluss von Psychedelika bricht diese Fähigkeit, private Informationen festzuhalten, zusammen. Die Hirnregionen hören auf, ihre eigenen einzigartigen Daten zu behalten, und werden stattdessen mit Informationen überflutet, die identisch mit dem sind, was ihre Nachbarn halten. Dies erzeugt einen Zustand, in dem das Gehirn mit redundanten, wiederholten Signalen gefüllt ist. Es ist, als ob die internen Radiosender des Gehirns, die normalerweise unterschiedliche Programme ausstrahlen, plötzlich auf allen Frequenzen denselben Song spielen würden. Dieser Verlust der einzigartigen Speicherung erklärt, warum das Gesamtsignal des Gehirns „komplexer“ oder vielfältiger wird; ohne den Anker stabiler, privater Informationen wird das System chaotischer und freier für Veränderungen.
Die Geschichte ist jedoch nicht für jede Droge dieselbe. Während LSD, Psilocybin und DMT im Allgemeinen diese Redundanz erhöhten, was dazu führte, dass verschiedene Hirnareale einander ähnlicher wurden, tat die Droge 5-Me-O-DMT das Gegenteil. Sie stärkte die Fähigkeit des Gehirns, Informationen privat und einzigartig zu halten, und reduzierte gleichzeitig die Ähnlichkeit zwischen den Regionen. Dies deutet darauf an, dass nicht alle psychedelischen Erfahrungen auf derselben neuronalen Basis beruhen. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass die Drogen die Art der „Kooperation“, die darauf hindeuten würde, dass das Gehirn komplexe, kollektive Strukturen aufbaut, nicht signifikant erhöhten. Die Idee, dass diese Drogen ein super-integriertes Gehirn erschaffen, in dem Teile zusammenarbeiten, um ein höheres Ganzes zu bilden, wurde durch die Daten nicht gestützt. Stattdessen schien sich das Gehirn in einem Zustand ständiger, unkoordinierter Spiegelung zu befinden.
Die Forscher bauten auch ein einfaches Computermodell, um zu testen, was diese Veränderungen verursacht. Sie simulierten ein Netzwerk von Hirnregionen und veränderten die Einstellungen, um zu sehen, was passieren würde. Sie fanden heraus, dass der gesamte chaotische Effekt durch eine einzige, einfache Änderung erklärt werden konnte: die Reduzierung der „Selbst-Kopplung“ (self-coupling) der Hirnregionen. In einfachen Worten bedeutet dies, dass die Drogen die Fähigkeit einer Hirnregion schwächen, sich selbst zu beeinflussen. Wenn eine Region nicht mehr in der Lage ist, ihren eigenen Boden zu halten, wird sie extrem anfällig für die Signale ihrer Nachbarn, was dazu führt, dass sie diese einfach kopiert. Dieser einzelne Mechanismus – der Verlust der Fähigkeit zur Selbstgenügsamkeit – war ausreichend, um den chaotischen, gespiegelten Zustand zu reproduzieren, der in den menschlichen Daten beobachtet wurde. Dies deutet darauf hin, dass die tiefgreifenden Veränderungen des Bewusstseins, die durch diese Drogen verursacht werden, aus einem sehr grundlegenden Versagen darin stammen könnten, wie einzelne Gehirnzellen ihre eigene Identität aufrechterhalten.
Diese Erkenntnisse stellen die lang gehegte Überzeugung in Frage, dass Psychedelika dadurch wirken, dass sie einen verborgenen, vereinheitlichten Zustand des Gehirns freisetzen. Stattdessen deuten sie auf eine nuanciertere Realität hin, in der das Gehirn seine internen Grenzen verliert. Die Regionen werden sich ähnlich, sie spiegeln die Signale der jeweils anderen wider, aber sie arbeiten nicht zwangsläufig zusammen, um etwas zu erschaffen, das größer ist als die Summe ihrer Teile. Diese Unterscheidung ist entscheidend für das Verständnis darüber, wie diese Drogen bei der Behandlung psychischer Erkrankungen helfen könnten. Wenn die therapeutische Wirkung daraus resultiert, starre, repetitive Denkmuster zu durchbrechen, dann könnte der Mechanismus genau dieser Verlust an in sich geschlossener Stabilität sein, der es dem Gehirn ermöglicht, seinen üblichen Schleifen zu entkommen. Die Studie beansprucht nicht, das Rätsel des Bewusstseins gelöst zu haben, aber sie liefert eine viel schärfere Definition dessen, was tatsächlich im Inneren des Geistes geschieht, wenn die Wände zwischen seinen Teilen niedergerissen werden. Das psychedelische Gehirn ist kein Chor, der in perfekter Harmonie singt; es ist ein Raum, in dem plötzlich alle dieselben Worte sprechen, aber vielleicht nicht aufeinander hören.
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