N,N-二甲基色胺（DMT）对连接组谐波、主观体验及比较性迷幻体验的影响研究

为解决迷幻物质如何通过改变大脑结构与功能关系影响主观体验的问题，研究人员开展DMT对连接组谐波（CH）影响的研究。结果显示DMT降低低频谐波能量、增加高频谐波能量，并提升CH谱熵，且这些变化与主观体验强度动态相关。该研究首次揭示连接组谐波能量谱差异和熵指标可时间分辨地索引迷幻体验强度，为理解意识机制提供新视角。

　　

探索大脑结构与功能之间的复杂关系及其如何影响主观体验，是神经科学领域的核心课题。迷幻物质为研究特定神经递质系统对感知、认知和意识的影响提供了独特窗口。尤其是这些物质对大脑功能的影响会通过结构连接组（structural connectome）——白质通路连接不同脑区的网络——进行传播。为了全面理解迷幻化合物对大脑功能的作用，研究人员采用了连接组谐波分解（connectome harmonic decomposition, CHD）这一理论严谨的框架，该框架能够精确描述大脑功能如何依赖于人类连接组的组织化网络结构。

近期研究表明，迷幻物质如LSD、psilocybin和ketamine能够一致性地减少低频（大尺度）谐波的贡献，并增加高频（细粒度）谐波的贡献。此外，迷幻物质还会增加连接组谐波 repertoire 的多样性（熵），这与熵脑假说（entropic brain hypothesis）一致，该假说认为迷幻状态通过增加大脑活动的时空多样性来丰富主观体验。然而，以往研究多基于时间平均分析，未能揭示神经活动与主观体验之间的动态耦合关系。

在这项发表于《Neuropsychopharmacology》的研究中，Jakub Vohryzek 等人首次对N,N-二甲基色胺（DMT）作用下的fMRI数据应用CHD方法，探究DMT是否与其他迷幻物质一样重塑连接组谐波，并进一步检验连接组谐波指标是否能够时间分辨地索引主观体验强度。DMT作为一种强效血清素能迷幻剂，其静脉注射效果具有快速起效和短暂持续时间（约8分钟）的特点，为研究动态关系提供了理想模型。

研究采用了单盲、平衡安慰剂对照设计，最终纳入17名参与者（14名用于时间分辨分析）。功能磁共振成像（fMRI）数据在3T Siemens扫描器上采集，同时记录脑电图（EEG）。结构连接组基于扩散加权成像（diffusion-weighted imaging）和确定性纤维追踪（deterministic tractography）构建，并使用拉普拉斯算子（Laplacian operator）特征分解得到连接组谐波（connectome harmonics, CHs）。CHD将大脑活动分解为不同空间尺度（频率）的谐波贡献，低频谐波反映全局结构连接模式，高频谐波则表征与结构连接的解耦。主要分析指标包括能量谱差异（energy spectrum difference）、CH repertoire熵（entropy）以及时间分辨的谐波动态与主观强度评分的相关性。

DMT抑制低频谐波并增强高频谐波

通过比较DMT和安慰剂条件下的连接组谐波能量谱，研究发现DMT状态下低频谐波（k∈[1,10³]）能量显著降低，而高频谐波（k∈[10³,10⁴]）能量显著增加（p<0.01，Bonferroni校正配对t检验）。安慰剂条件无显著变化。这一结果在使用HCP 985参与者连接组的验证分析中保持一致，证实了DMT与其他迷幻物质在谐波特征上的一致性。

DMT谐波特征与其他意识状态的比较

研究通过偏最小二乘判别分析（PLS-DA）提取多变量签名（multivariate signatures, MVS），发现DMT的谐波特征与LSD和ketamine的签名高度一致（p<0.00001），而与麻醉（propofol）和意识障碍（disorders of consciousness, DOC）患者的签名相反。这表明连接组谐波特征能够区分迷幻状态与意识抑制状态，支持其作为意识状态通用神经标志的潜力。

DMT增加连接组谐波 repertoire 熵

CH repertoire熵在DMT后显著增加（Pre/Post DMT: p=0.0001；Pre PCB/Post DMT: p=0.0003；Post PCB/Post DMT: p<0.0001），而安慰剂条件无变化。熵的增加符合熵脑假说，表明大脑活动多样性的提升可能与迷幻体验的丰富性相关。

时间分辨的谐波特征与主观体验耦合

研究首次证实了CH repertoire熵和能量谱差异与主观强度评分在时间点逐点动态相关。组水平分析显示，CH熵与强度评分的相关性显著（p=0.00002），能量谱差异与评分亦显著相关（p=0.013）。此外，EEG Lempel-Ziv（LZ）复杂度与CH熵在组水平显著相关，跨模态验证了迷幻状态下神经复杂性的增加。

研究结论表明，DMT通过抑制低频谐波、增强高频谐波并提升CH熵，重塑了大脑活动的时空动态，这些变化与其他迷幻物质效应一致，且与主观体验强度紧密耦合。连接组谐波分解为理解大脑结构-功能关系提供了强大工具，其时间分辨能力为揭示意识动态机制开辟了新途径。讨论部分强调，连接组谐波嵌入局部灰质和长程白质连接，其特征对随机化连接组不敏感，证实了长程连接在准确表征大脑状态中的必要性。未来研究需结合兴奋剂对照组（如modafinil）进一步区分迷幻特异性效应与一般唤醒效应，并扩大样本以增强统计效力。该研究不仅深化了对迷幻物质作用机制的理解，也为探索意识神经基础提供了新范式。