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研究人员为探究迷幻药作用机制，以 DMT 为对象建模研究，发现其使全脑动态不稳定，与 5-HT2a受体密度相关。
在科学探索的奇妙旅程中，迷幻药就像一把神秘的钥匙，吸引着众多科研人员去探索它背后隐藏的大脑奥秘。我们知道，大脑是人体最复杂的器官，而迷幻药能让大脑产生奇特的变化，影响我们的意识和认知。但目前，人们对迷幻药如何改变大脑的了解还十分有限。以往研究多聚焦于迷幻药的稳态效应，却忽视了从用药前到用药后的动态变化过程，比如药物起效时大脑状态是如何过渡的，这就像只看到了电影的片段，却错过了精彩的情节发展。而且，不同迷幻药作用机制是否相同也不清楚，这些问题都亟待解决。
为了揭开这些谜团，来自阿根廷布宜诺斯艾利斯大学、西班牙庞培法布拉大学等多个研究机构的研究人员展开了深入研究。他们的成果发表在《Communications Biology》杂志上。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，他们获取了 15 名志愿者在静脉注射 20mg N，N - 二甲基色胺（DMT，一种短效迷幻药）后的功能磁共振成像（fMRI）数据。在数据处理过程中，进行了去尖峰、切片时间校正等一系列复杂的预处理操作。然后，利用扩散张量成像（DTI）构建了解剖连接矩阵，来描述大脑区域之间的结构联系。最后，通过建立基于 Stuart-Landau 振荡器的全脑计算模型，模拟大脑活动，并引入时间依赖的分岔参数来反映 DMT 的药代动力学过程。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- 模型优化：研究人员通过对模型分岔参数相关的参数空间进行探索，发现安慰剂组和 DMT 组的最优参数差异明显。安慰剂组的最优参数位于一个振幅较低、潜伏期变化较大的区域，而 DMT 组的最优参数则集中在潜伏期较短、振幅较大的区域。这表明 DMT 会使全脑动力学发生明显改变，与安慰剂组呈现出不同的变化模式。
- 振荡扰动产生的反应：研究人员假设 DMT 会使大脑动力学更加敏感，为此他们引入了周期性外部扰动进行测试。结果发现，DMT 组大脑对外部扰动的反应性明显增强，尤其是在纹外视觉皮层。而安慰剂组的反应性则较弱，且时间依赖性不明显。这说明 DMT 能够显著提高大脑对外部刺激的反应能力。
- 峰值差异反应与 5-HT2a受体密度的相关性：研究人员进一步探究了 5-HT2a受体密度与峰值反应性之间的关系。他们发现，两者之间存在显著的正相关，即 5-HT2a受体密度越高的区域，对外部扰动的峰值反应性越强。但当外部扰动强度过高时，这种相关性会减弱，这可能是由于全脑动力学效应达到了饱和状态。
在研究结论与讨论部分，此次研究意义重大。它首次对 DMT 的时间依赖性效应进行了计算建模，发现 DMT 会使全脑动力学不稳定，使其更接近全局分岔点（动态临界性），且这种不稳定程度与药物的药代动力学特征相符。这一发现与之前关于迷幻药作用的理论和实验结果相契合，从动态系统分岔理论的角度来看，当模型接近分岔点时，大脑活动的复杂性和熵会增加，对外部扰动的敏感性也会提高。同时，研究还发现大脑对外部扰动的敏感性与 5-HT2a受体密度相关，这表明 5-HT2a受体在迷幻药作用机制中起着关键作用，它可能通过调节功能和结构连接，促进神经和认知灵活性的改变，甚至可能对长期的神经可塑性产生影响。
不过，这项研究也存在一些局限性。例如，模型的时间参数化先验地限制了其对潜在时间动态的检测能力；研究选取的参与者数量相对较少，可能会影响研究结果的普适性；并且研究在处理生理噪声和神经血管耦合变化方面还有待改进。但这些不足也为后续研究指明了方向。
总的来说，这项研究为我们理解迷幻药的作用机制提供了新的视角和重要线索，有助于我们进一步探索大脑的奥秘，也为未来研究迷幻药在治疗精神疾病等方面的潜在应用奠定了基础。
