Brain-wide reconfiguration of burst firing by psilocybin reveals 5-HT2A-dependent circuit dynamics
通过对小鼠进行大规模多区域记录，本研究证明了赛洛西宾（psilocybin）能以依赖于 5-HT2A 受体的方式急性重构全脑爆发性放电动力学，这表明致幻状态源于神经元放电方式的特定变化，而非仅仅是放电量的变化。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 这是一篇未经同行评审的预印本的AI生成解释。这不是医疗建议。请勿根据此内容做出健康决定。 阅读完整免责声明
人类大脑是一个由数十亿个细胞组成的庞大网络，这些细胞通过发送电信号进行交流。几十年来，科学家们主要关注细胞发送了多少信号，并假设活动的总体量决定了我们的思维和感受。然而，神经元交流还有另一种同样重要的方式：它们如何将信号分组。神经元并非像节拍器那样稳定地放电，而是以一种被称为“爆发”（bursts）的快速、紧密的簇状形式进行放电。这些爆发具有强大的力量；它们可以触发邻近细胞更强的反应，并被认为对于学习以及大脑切换不同意识状态的能力至关重要。理解这些爆发至关重要，因为包括抑郁症和焦虑症在内的许多心理健康状况，都与这些网络的连接方式及其放电方式有关。虽然一种存在于某些蘑菇中的化合物——赛洛西宾（psilocybin），在单剂量治疗这些疾病方面展现出了惊人的前景，但其背后即时的作用机制一直是一个谜。我们知道它改变了大脑活动，但并不清楚它究竟是如何实时重塑细胞间的对话的。
一个研究小组致力于解决这个谜题，他们通过观察大脑在药物作用下的实时状态来开展研究。他们使用了三十五只小鼠，为它们安装了高科技微型探针，能够同时监听超过四万六千个独立神经元的电信号细语。这些探针被放置在整个大脑中，从负责思维和感官的外层到控制运动和记忆的深层中心。为了确保观察到的是药物的真实效应，而非动物因被固定而产生的反应，研究人员在小鼠静止在旋转轮上时，监测了它们的运动、瞳孔大小和脑波。实验涉及三种情景：一种是小鼠接受无害的盐水溶液；另一种是接受赛洛西宾；第三种是在接受赛洛西宾之前，先使用一种特定的血清素受体阻断剂。使用这种阻断剂是为了观察药物的效果是否依赖于该特定受体，而该受体已知是赛洛西宾的主要靶点。
结果揭示了一个令人惊讶的事实：这种药物并不仅仅是让大脑整体的放电增加或减少。事实上，在许多大脑区域，神经元发送信号的平均数量基本保持不变。相反，赛洛西宾完全重构了这些信号分组的模式。它就像一位精准的编辑，在不改变音量的情况下改变了对话的节奏。在对记忆至关重要的海马体区域，该药物抑制了通常会发生的快速爆发活动，有效地平息了一个在压力和创伤中经常过度活跃的回路。相反，在作为感觉信息守门人的深层大脑结构——丘脑中，药物产生了相反的效果。它导致网状核中的神经元更频繁地爆发，同时停止了向视觉和运动系统输送信息的感官中继站的爆发。这创造了一种新的平衡，即大脑内部的过滤系统被调强，而外部感觉数据的流动则被削弱。
至关重要的是，研究人员发现这些变化并非随机发生的。当他们使用阻断剂来阻止药物与目标受体结合时，那些剧烈的爆发模式变化就消失了。这证实了这些神经节律的重组直接取决于赛洛西宾已知激活的特定受体。研究还表明，这些效应与药物对一般脑波的影响截然不同，因为脑波的变化在受到拮抗剂阻断时并未发生改变。这表明，迷幻体验并非由简单的脑活动增加所定义，而是由神经元分组放电的一种复杂的、具有区域特异性的重新排列所定义的。研究结果指向了一种模型，即该药物暂时改变了大脑的过滤机制，使其能够以一种根本不同的方式处理信息。通过改变信号的定时和分组而非仅仅是数量，赛洛西宾可能创造了一个灵活性的窗口，使旧的思想模式得以打破，新的模式得以形成，从而为其持久的治疗效果提供了生物学解释。
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