ЛСД не только нарушает синхронизацию мозговых ритмов, но и ускоряет их и повышает сложность нейронных сигналов

Новое международное исследование показало, что ЛСД изменяет электрическую активность мозга гораздо разнообразнее, чем считалось ранее. Это психоделическое вещество не только влияет на синхронизацию мозговых волн, но и ускоряет их ритмы, делая нейронные сигналы более сложными и менее предсказуемыми.

Результаты исследования, опубликованного в журнале Communications Biology, могут помочь ученым лучше понять, как психоделики влияют на восприятие и сознание, а также прояснить их потенциальные возможности в лечении депрессии и тревожных расстройств.

Диэтиламид лизергиновой кислоты, известный как ЛСД, впервые синтезировал в 1938 году швейцарский химик Альберт Хофман. Это одно из самых сильнодействующих и наиболее изученных психоделических веществ. Даже в очень малых дозах оно способно существенно изменять восприятие, вызывая зрительные галлюцинации, искажая ощущение времени и создавая чувство единства с окружающим миром.

После масштабных психиатрических исследований в 1950-х и 1960-х годах ЛСД стал ассоциироваться преимущественно с рекреационным и духовным использованием. Однако за последнее десятилетие интерес ученых к этому веществу вновь усилился на фоне исследований, посвященных возможностям применения психоделиков для лечения депрессии, тревожных расстройств и посттравматического стрессового расстройства.

Несмотря на возобновившийся интерес, точные механизмы воздействия ЛСД на электрическую активность мозга до конца не изучены. Ученые также стремятся выяснить, отличается ли его действие от эффектов других психоделических веществ.

 ЛСД ускоряет мозговые ритмы

Чтобы изучить эти вопросы, международная исследовательская группа проанализировала данные магнитоэнцефалографии (МЭГ), собранные в Имперском колледже Лондона. Этот метод позволяет с точностью до миллисекунды измерять слабые магнитные поля, возникающие в результате электрической активности мозга.

В исследовании участвовали 17 здоровых добровольцев. Каждый из них прошел два сеанса с интервалом в две недели. Во время одного сеанса участникам внутривенно вводили 75 микрограммов ЛСД, а во время другого — плацебо в виде физиологического раствора.

Для анализа изменений мозговой активности ученые использовали современные методы обработки сигналов и искусственный интеллект.

Выяснилось, что ЛСД не просто ослабляет альфа- и бета-ритмы мозга, как можно было предположить на основании прежних интерпретаций воздействия психоделиков. Он также повышает их частоту, то есть заставляет мозговые волны колебаться быстрее.

Частота альфа-волн увеличивалась примерно на 2 герца, а бета-волн — приблизительно на 5 герц на обширных участках коры головного мозга.

«Представьте, что радиостанция меняет частоту вещания с 99,5 на 100,5 FM, — объяснил Карим Джерби, профессор кафедры психологии Монреальского университета и исследователь Квебекского института искусственного интеллекта. — Если ваш радиоприемник остается настроенным на частоту 99,5, сигнал может казаться искаженным или вовсе пропасть. Точно так же, если не учитывать переход к более быстрым мозговым ритмам, можно неправильно интерпретировать воздействие ЛСД на мозг».

Альфа-волны обычно связаны с состоянием спокойного бодрствования, особенно при закрытых глазах, тогда как бета-волны участвуют в процессах, связанных, в частности, с концентрацией внимания и принятием решений.

Полученные результаты показывают, что необходимо различать реальное ослабление мозговых волн и изменение частоты их колебаний. В отличие от некоторых анестетиков, замедляющих альфа-ритм, ЛСД, по-видимому, ускоряет его, что может свидетельствовать о повышении возбудимости коры головного мозга.

Мозговая активность становится более сложной

Исследование выявило изменения не только в скорости мозговых волн. Под воздействием ЛСД нейронные сигналы становились более сложными, приобретали более выраженные фрактальные свойства и делались менее предсказуемыми.

Фракталы — это структуры, в которых похожие закономерности повторяются на разных масштабах. Знакомый пример — капуста романеско: отдельные ее соцветия напоминают миниатюрные копии всего овоща. В исследованиях мозга фрактальные свойства описывают закономерности сигналов, повторяющиеся на разных временных масштабах.

Ученые измерили фрактальную размерность мозговых сигналов, а также разнообразие их паттернов. После введения ЛСД оба показателя увеличились, что свидетельствует о повышении детализации и нерегулярности мозговой активности.

Исследователи сравнили этот эффект с очертаниями скалистого морского побережья: при более детальном рассмотрении обнаруживаются новые изгибы и небольшие бухты. Береговая линия прямого пляжа, напротив, остается относительно ровной.

Наиболее выраженные изменения наблюдались в областях мозга, участвующих в обработке сенсорной информации, речи, эмоций и формировании мысленных образов. При этом моторная кора, играющая ключевую роль в управлении движениями, оставалась сравнительно мало затронутой.

Это различие может помочь объяснить, почему психоделики способны существенно изменять восприятие и внутренние переживания, не обязательно вызывая сопоставимые нарушения двигательных функций.

Полученные результаты также позволяют по-новому взглянуть на характерную особенность переживаний под воздействием ЛСД — появление сложных геометрических изображений, в том числе спиралей, туннелей и бесконечно повторяющихся фигур, особенно при закрытых глазах.

Возможно, более выраженные фрактальные свойства мозговой активности связаны с подобными зрительными переживаниями. Однако исследователи подчеркивают, что эта связь пока не доказана.

«Наши результаты подкрепляют эту интересную гипотезу, но пока не подтверждают ее окончательно, — отметил Джерби. — Мы измеряем фрактальную структуру мозговых сигналов во времени, а не фрактальную структуру образов, которые воспринимают люди».

Искусственный интеллект выявляет характерные изменения активности мозга под воздействием ЛСД

Чтобы выяснить, позволяют ли обнаруженные изменения надежно отличать воздействие ЛСД от эффекта плацебо, исследователи обучили алгоритм машинного обучения анализировать мозговые сигналы.

При объединении нескольких показателей алгоритм правильно определял, проходил ли сеанс с применением ЛСД или плацебо, в 88% случаев. При случайном угадывании точность составила бы 50%.

К отличительным признакам относились повышение сложности сигналов и их фрактальной размерности, изменения фоновой нейронной активности, а также сдвиги частоты и интенсивности альфа- и бета-ритмов.

«Наш алгоритм машинного обучения способен различать состояния мозга под воздействием ЛСД и плацебо, используя только мозговые сигналы, — рассказал Вентакеш Субрамани, аспирант Монреальского университета и один из авторов исследования. — Анализируя признаки, на которые опирается алгоритм, мы можем выявлять характерные особенности воздействия ЛСД на мозговую активность».

Что результаты означают для психоделической терапии

Исследование проводилось на здоровых добровольцах после однократного введения ЛСД и не оценивало терапевтический эффект вещества. Тем не менее полученные данные могут помочь ученым разобраться в том, как психоделики изменяют мышление и восприятие.

Согласно одной из влиятельных научных гипотез, психоделики временно ослабляют влияние привычных ожиданий мозга, позволяя сенсорной информации сильнее воздействовать на восприятие. Ускорение и повышение сложности нейронной активности, обнаруженные в исследовании, согласуются с этой гипотезой, хотя и не доказывают ее.

Эта идея особенно актуальна для изучения депрессии и тревожных расстройств, при которых человек может застревать в повторяющихся циклах негативных мыслей. Если психоделики временно повышают гибкость мозговой активности, они потенциально могут помочь выйти из подобных устойчивых мыслительных шаблонов. Однако пока неизвестно, приводит ли этот механизм к клинически значимым улучшениям у пациентов.

Тем временем препарат на основе ЛСД проходит III фазу клинических исследований для лечения генерализованного тревожного расстройства и депрессии. Это заключительный этап испытаний перед возможной подачей заявки на одобрение препарата регулирующими органами.

В рамках дальнейших исследований Субрамани и его коллеги используют аналогичные методы, чтобы сравнить воздействие ЛСД, псилоцибина — психоактивного вещества, содержащегося в так называемых волшебных грибах, — и ДМТ, природного психоделика, входящего в состав аяуаски, традиционного напитка коренных народов Южной Америки.

Сравнивая влияние этих веществ на мозговую активность, ученые рассчитывают лучше понять механизмы их действия, отслеживать вызываемые ими изменения и в перспективе определять, какие пациенты с наибольшей вероятностью смогут получить пользу от психоделической терапии.

Исследование под руководством Вентакеша Субрамани и его коллег из Монреальского университета, французского института IMT Atlantique, Оклендского университета в Новой Зеландии и Калифорнийского университета в Сан-Франциско опубликовано в журнале Communications Biology.