Psychedelics restructure information in the human brain
Utilizzando un framework di decomposizione dell'informazione multivariata su dati provenienti da 80 partecipanti, questo studio rivela che cinque diversi psichedelici ristrutturano la funzione cerebrale umana riducendo l'auto-accoppiamento neurale, facendo sì che le popolazioni corticali diventino più simili nel loro processamento delle informazioni senza necessariamente sincronizzarsi, offrendo così una spiegazione unificata per le esperienze soggettive alterate e gli effetti terapeutici.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Per decenni, gli scienziati hanno osservato il cervello sotto l'influenza di sostanze psichedeliche e hanno notato un modello familiare: le regioni distinte e separate della mente sembrano fondersi tra loro. La storia prevalente è stata che queste sostanze forzano il cervello in uno stato di totale unità, dove l'informazione fluisce liberamente tra ogni parte, creando un unico, integrato insieme. Questa idea di "integrazione globale" è diventata la spiegazione standard sia per le esperienze vivide ed espanse che le persone riferiscono, sia per il potenziale di queste droghe nel trattare condizioni di salute mentale. Tuttavia, questa storia si basa su una comprensione vaga di ciò che l' "integrazione" significhi realmente. Significa che diverse aree cerebrali contengono la stessa informazione? Significa che si scambiano informazioni? O significa che combinano i loro sforzi per creare qualcosa di nuovo? Senza un modo preciso per misurare queste diverse possibilità, la comunità scientifica ha guardato un quadro complesso attraverso una lente appannata, incapace di distinguere tra diversi tipi di connessione.
Un team di ricercatori ha ora dissipato quella nebbia applicando una nuova lente matematica ai dati di ottanta volontari sani che hanno assunto cinque diverse sostanze psichedeliche: LSD, psilocibina, ketamina, DMT e 5-MeO-DMT. Invece di chiedere semplicemente se le regioni cerebrali siano connesse, hanno scomposto il flusso di informazioni nelle sue componenti più basilari, chiedendosi esattamente come l'informazione venga conservata, copiata o trasformata mentre si muove nel tempo. Le loro scoperte ribaltano la semplice narrazione della totale unità. Hanno scoperto che, sebbene queste droghe rendano le diverse parti del cervello più simili tra loro, non le rendono necessariamente capaci di lavorare insieme in modo coordinato e collettivo. In effetti, le droghe spesso interrompono la capacità del cervello di mantenere informazioni uniche e private, costringendo le regioni a rispecchiarsi anziché a collaborare. Il risultato è un cervello che è "simile, ma non necessariamente insieme".
Per capire ciò che i ricercatori hanno scoperto, bisogna prima comprendere lo strumento che hanno utilizzato. Hanno impiegato un metodo chiamato decomposizione dell'informazione integrata, che agisce come un microscopio ad alta risoluzione per i dati. Immaginate di cercare di capire una conversazione tra due persone. Una misura standard potrebbe solo dirvi che stanno parlando contemporaneamente. Questo nuovo metodo, tuttavia, può dirvi se stanno ripetendo le stesse parole, se uno sta copiando l'altro, se stanno combinando i loro pensieri per creare una nuova idea, o se uno sta mantenendo un segreto mentre l'altro parla. I ricercatori hanno applicato questo metodo all'attività elettrica del cervello, tracciando come l'informazione si muovesse da un momento all'altro attraverso diverse regioni cerebrali. Hanno cercato dieci modi distinti in cui l'informazione può comportarsi, che vanno dalla semplice copia alla creazione cooperativa complessa.
Quando hanno analizzato i dati delle cinque droghe, è emerso un modello chiaro e sorprendente. Il cambiamento più costante è stato una perdita di "preservazione". In un cervello normale, una regione specifica può conservare un pezzo di informazione, mantenendolo unico per sé per un breve periodo. Sotto l'influenza degli psichedelici, questa capacità di trattenere informazioni private crolla. Le regioni cerebrali smettono di mantenere i propri dati unici e invece vengono inondate da informazioni che sono identiche a quelle che i loro vicini stanno trattenendo. Questo crea uno stato in cui il cervello è pieno di segnali ridondanti e ripetuti. È come se le stazioni radio interne del cervello, che di solito trasmettono programmi diversi, passassero improvvisamente a riprodurre la stessa identica canzone su tutte le frequenze. Questa perdita di archiviazione unica spiega perché il segnale complessivo del cervello diventi più "complesso" o diversificato; senza l'ancora di un'informazione stabile e privata, il sistema diventa più caotico e libero di cambiare.
Tuttavia, la storia non è la stessa per ogni droga. Mentre l'LSD, la psilocibina e il DMT hanno generalmente aumentato questa ridondanza, rendendo le diverse aree cerebrali più simili tra loro, la droga 5-MeO-DMT ha fatto l'opposto. Ha rafforzato la capacità del cervello di mantenere l'informazione privata e unica, riducendo al contempo la somiglianza tra le regioni. Ciò suggerisce che non tutti gli esperimenti psichedelici siano costruiti sulla stessa base neurale. Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che le droghe non hanno aumentato significativamente il tipo di "cooperazione" che suggerirebbe la costruzione da parte del cervello di strutture collettive complesse. L'idea che queste droghe creino un cervello super-integrato dove le parti lavorano insieme per formare un intero superiore non era supportata dai dati. Inve al, il cervello sembrava essere in uno stato di costante rispecchiamento non coordinato.
I ricercatori hanno anche costruito un semplice modello computazionale per testare cosa causasse questi cambiamenti. Hanno simulato una rete di regioni cerebrali e hanno modificato le impostazioni per vedere cosa sarebbe successo. Hanno scoperto che l'intero effetto caotico poteva essere spiegato da un singolo, semplice cambiamento: la riduzione dell' "auto-accoppiamento" delle regioni cerebrali. In parole povere, questo significa che le droghe indeboliscono la capacità di una regione cerebrale di influenzare se stessa. Quando una regione non è più in grado di mantenere la propria posizione, diventa altamente suscettibile ai segnali provenienti dai suoi vicini, causando il semplice fatto di copiarli. Questo singolo meccanismo — la perdita della capacità di essere autosufficienti — era sufficiente a ricreare lo stato disordinato e speculare visto nei dati umani. Suggerisce che i profondi cambiamenti nella coscienza causati da queste droghe possano derivare da un fallimento molto basilare nel modo in cui le singole cellule cerebrali mantengono la propria identità.
Queste scoperte sfidano la convinzione di lunga data secondo cui gli psichedelici agiscano sbloccando uno stato nascosto e unificato del cervello. Inveve, suggeriscono una realtà più sfumata in cui il cervello perde i suoi confini interni. Le regioni diventano simili, riecheggiando i segnali l'una dell'altra, ma non si uniscono necessariamente per creare qualcosa di superiore alla somma delle loro parti. Questa distinzione è cruciale per comprendere come queste droghe possano aiutare a trattare le condizioni di salute mentale. Se l'effetto terapeutico deriva dalla rottura di schemi di pensiero rigidi e ripetitivi, allora il meccanismo potrebbe essere proprio questo appunto perdita di stabilità autocontenuta, che permette al cervello di sfuggire ai suoi soliti loop. Lo studio non pretende di aver risolto il mistero della coscienza, ma fornisce una definizione molto più nitida di ciò che accade realmente all'interno della mente quando i muri tra le sue parti cadono. Il cervello psichedelico non è un coro che canta in perfetta armonia; è una stanza dove tutti stanno improvvisamente dicendo le stesse parole, ma forse non si stanno ascoltando l'un l'altro.
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