Bevidsthed kan stole på, at hjerneceller handler kollektivt, finder ny psykedelisk forskning

Bevidsthed kan stole på, at hjerneceller handler kollektivt, finder ny psykedelisk forskning

Tidsstempel: 23. august 2023 kl. 1

Psykedelika er kendt for at inducere ændrede bevidsthedstilstande hos mennesker ved grundlæggende at ændre vores normale mønstre for sanseopfattelse, tanke og følelser. Forskning i psykedelikas terapeutiske potentiale er steget markant i det sidste årti.

Selvom denne forskning er vigtig, har jeg altid været mere fascineret af ideen om, at psykedelika kan bruges som et værktøj til at studere det neurale grundlag for menneskelig bevidsthed i forsøgsdyr. Vi deler i sidste ende den samme grundlæggende neurale hardware med andre pattedyr, og muligvis også nogle grundlæggende aspekter af bevidsthed. Så ved at undersøge, hvad der sker i hjernen, når der er en psykedelisk induceret ændring i bevidst oplevelse, kan vi måske få indsigt i, hvad bevidsthed er i første omgang.

Vi ved stadig ikke meget om, hvordan netværkene af celler i hjernen muliggør bevidst oplevelse. Den dominerende opfattelse er, at bevidsthed på en eller anden måde opstår som et kollektivt fænomen, når den spredte informationsbehandling af individuelle neuroner (hjerneceller) integreres, efterhånden som cellerne interagerer.

Men den mekanisme, hvorved dette formodes at ske, er stadig uklar. Nu vores undersøgelse på rotter, udgivet i Biologi Kommunikation, tyder på, at psykedelika radikalt ændrer den måde, neuroner interagerer og opfører kollektivt på.

Vores undersøgelse sammenlignede to forskellige klasser af psykedelika hos rotter: den klassiske LSD-type og den mindre typiske ketamin-type (ketamin er et bedøvelsesmiddel i større doser). Begge klasser er kendt for at inducere psykedeliske oplevelser hos mennesker, på trods af at de virker på forskellige receptorer i hjernen.

Udforskning af hjernebølger

Vi brugte elektroder til samtidig at måle elektrisk aktivitet fra 128 separate områder af hjernen på ni vågne rotter, mens de fik psykedelika. Elektroderne kunne opfange to slags signaler: elektriske hjernebølger forårsaget af den kumulative aktivitet i tusindvis af neuroner og mindre forbigående elektriske impulser, kaldet aktionspotentialer, fra individuelle neuroner.

De klassiske psykedelika, såsom LSD og psilocybin (den aktive ingrediens i magiske svampe), aktiverer en receptor i hjernen (5-HT2A), som normalt binder til serotonin, en neurotransmitter, der regulerer humør og mange andre ting. Ketamin virker på den anden side ved at hæmme en anden receptor (NMDA), som normalt aktiveres af glutamat, den primære neurotransmitter i hjernen til at få neuroner i brand.

Vi spekulerede i, at på trods af disse forskelle kunne de to klasser af psykedelika have lignende virkninger på hjernecellernes aktivitet. Det viste sig faktisk, at begge lægemiddelklasser inducerede et meget ens og karakteristisk mønster af hjernebølger i flere hjerneregioner.

Hjernebølgerne var usædvanligt hurtige og svingede omkring 150 gange i sekundet. De var også overraskende synkroniseret mellem forskellige hjerneområder. Korte udbrud af oscillationer med en lignende frekvens vides at forekomme lejlighedsvis under normale forhold i nogle hjerneområder. Men i dette tilfælde opstod de i længere tid.

Først antog vi, at en enkelt hjernestruktur genererede bølgen, og at den derefter spredte sig til andre steder. Men dataene var ikke i overensstemmelse med det scenarie. I stedet så vi, at bølgerne gik op og ned næsten samtidigt i alle dele af hjernen, hvor vi kunne detektere dem, et fænomen kaldet fasesynkronisering. En sådan tæt fasesynkronisering over så lange afstande er, så vidt vi ved, aldrig blevet observeret før.

Vi var også i stand til at måle aktionspotentialer fra individuelle neuroner under den psykedeliske tilstand. Aktionspotentialer er elektriske impulser, ikke længere end en tusindedel af et sekund, der genereres ved åbning og lukning af ionkanaler i cellemembranen. Aktionspotentialerne er den primære måde, hvorpå neuroner påvirker hinanden. Derfor anses de for at være den vigtigste informationsbærer i hjernen.

Imidlertid afveg den aktionspotentiale aktivitet forårsaget af LSD og ketamin signifikant. Som sådan kunne de ikke forbindes direkte med den generelle psykedeliske tilstand. For LSD blev neuroner hæmmet - hvilket betyder, at de affyrede færre aktionspotentialer - i alle dele af hjernen. For ketamin afhang effekten af ​​celletype - visse store neuroner blev hæmmet, mens en type mindre, lokalt forbindende neuroner affyrede mere.

Derfor er det formentlig det synkroniserede bølgefænomen – hvordan neuronerne opfører sig kollektivt – der er stærkest forbundet med den psykedeliske tilstand. Mekanistisk giver dette en vis mening. Det er sandsynligt, at denne form for øget synkronisering har store effekter på integrationen af ​​information på tværs af neurale systemer, som normal perception og kognition er afhængig af.

Jeg tror, ​​at denne mulige forbindelse mellem systemdynamik på neuronniveau og bevidsthed er fascinerende. Det antyder, at bevidsthed er afhængig af en koblet kollektiv tilstand frem for aktiviteten af ​​individuelle neuroner - den er større end summen af ​​dens dele.

Når det er sagt, er dette link stadig meget spekulativt på dette tidspunkt. Det skyldes, at fænomenet endnu ikke er blevet observeret i menneskets hjerner. Man bør også være forsigtig, når man ekstrapolerer menneskelige oplevelser til andre dyr - det er selvfølgelig umuligt at vide præcis, hvilke aspekter af en tur vi deler med vores gnavere.

Men når det kommer til at knække bevidsthedens dybe mysterium, er hver en smule information værdifuld.The Conversation

Pär Halje, Associate Research Fellow of Neurophysiology, Lunds Universitet

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Billede Credit: Gerd Altmann fra Pixabay

Tidsstempel:

Mere fra Singularitet Hub