Was passiert im Gehirn bei Psychedelika? Wissenschaftler identifizieren ein gemeinsames Schaltkreismuster

Eine umfassende internationale Analyse legt nahe, dass Psychedelika nicht nur die Wahrnehmung verändern, sondern auch die Kommunikation wichtiger Gehirnnetzwerke neu konfigurieren und damit eine der bisher klarsten Karten ihrer weitreichenden Auswirkungen auf das menschliche Gehirn liefern.

In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie NaturmedizinForscher analysierten die Auswirkungen von psychedelischen Drogen auf die Funktion der Gehirnschaltkreise.

Psychedelische Medikamente wie Psilocybin, Lysergsäurediethylamid (LSD), N,N-Dimethyltryptamin (DMT) und Meskalin sind erneut als Treiber klinischer Innovation und wissenschaftlicher Erkenntnisse im Bereich der psychischen Gesundheit aufgetaucht. Sie zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, Veränderungen im bewussten Erleben hervorzurufen, und haben ein starkes therapeutisches Potenzial bei der Behandlung von Depressionen, generalisierten Angststörungen, Alkoholismus, Stress am Lebensende und Tabakabhängigkeit gezeigt.

Der Aufstieg psychedelisch unterstützter Therapien erfordert ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen. Die Forschung zu Psychedelika hat sich im letzten Jahrzehnt rasant weiterentwickelt und reicht von zellulären oder molekularen Analysen neuronaler Plastizität und Morphologie bis hin zu Untersuchungen funktioneller Netzwerke beim Menschen, hauptsächlich mithilfe der funktionellen Magnetresonanztomographie im Ruhezustand (rsfMRT). RSFMRT-Studien zu psychedelischen Wirkungen haben jedoch inkonsistente oder fragmentierte Ergebnisse erbracht.

Studiendesign für psychedelische Gehirnnetzwerke

In der vorliegenden Studie führten die Forscher eine Megaanalyse durch, die intrinsische funktionelle Kopplungsdaten verschiedener Medikamente und Studien einbezog, um zu charakterisieren, wie Gehirnschaltkreise durch psychedelische Drogen beeinflusst werden. Sie verwendeten 11 unabhängige rsfMRT-Datensätze aus fünf Ländern in Europa, Nordamerika und Südamerika, die 267 Teilnehmer und über 500 Gehirnscansitzungen umfassten.

Zunächst untersuchte das Team die Unterschiede zwischen Medikamenten und Placebos in verschiedenen Datensätzen, um die allgemeine Natur der durch Psychedelika verursachten Veränderungen der funktionellen Konnektivität (FC) zu charakterisieren. Sie stellten den stärksten Anstieg der netzwerkübergreifenden FC zwischen transmodalen Assoziationsnetzwerken wie dem frontoparietalen (FPN) und dem Standardnetzwerk (DN) und unimodalen/heteromodalen sensorischen Netzwerken wie dem visuellen (VIS), dem somatomotorischen (SMN) und dem dorsalen Aufmerksamkeitsnetzwerk (DAN) fest.

FC-Anstiege mit sensomotorischen Netzwerken wurden für subkortikale Regionen gefunden, insbesondere für Putamen, Caudat, Thalamus und Kleinhirn. Verringerungen der FC zwischen den Netzwerken wurden überwiegend zwischen den SMN- und VIS-Netzwerken beobachtet. Darüber hinaus zeigten deskriptive Analysen, dass alle Netzwerke einen Rückgang der FC innerhalb des Netzwerks aufwiesen, wobei VIS- und SMN-Netzwerke die größten Reduzierungen aufwiesen. Subkortikale Daten zeigten eine verminderte Integration in allen Regionen.

Arzneimittelspezifische funktionelle Konnektivitätsänderungen

Als nächstes untersuchte das Team arzneimittelinduzierte Veränderungen der FC zwischen und innerhalb des Netzwerks für jedes Medikament. Psilocybin und LSD zeigten sehr ähnliche FC-Veränderungen, vergleichbar mit den Ergebnissen aller Medikamente. Beide Medikamente erhöhten die FC zwischen Netzwerken, insbesondere zwischen unimodalen/heteromodalen sensomotorischen Netzwerken und transmodalen Assoziationsnetzwerken. Ein erhöhter FC zwischen sensomotorischen Netzwerken und subkortikalen Regionen war bei LSD besonders ausgeprägt.

Sowohl für LSD als auch für Psilocybin wurden Verringerungen der FC zwischen sensomotorischen Regionen beobachtet. Darüber hinaus zeigte DMT den größten offensichtlichen Effekt unter den Drogen und wies ein Muster auf, das einer verstärkten Version aller Drogen, LSD und Psilocybin, ähnelte, obwohl diese Schätzungen mit größerer Unsicherheit einhergingen. Insbesondere FPN- und DN-Netzwerke sowie Thalamus, Putamen und Caudat zeigten deutliche FC-Anstiege bei unimodalen/heteromodalen sensomotorischen Netzwerken.

Auch für DMT innerhalb und zwischen VIS- und SMN-Netzwerken sowie zwischen Putamen, Caudatus, Thalamus, Globus pallidus und Kleinhirn wurde ein starker Rückgang der FC beobachtet. Meskalin zeigte ein Muster, das dem aller Drogen, LSD, Psilocybin und DMT, mäßig ähnelte; Es gab einen Anstieg der FC zwischen Netzwerken, insbesondere zwischen FPN, DN, limbischen (LIM), Salience (SAL) und sensomotorischen Netzwerken (DAN, SMN und VIS).

Ayahuasca zeigte ein relativ eigenwilliges Muster an FC-Veränderungen. Deutliche Rückgänge der FC waren zwischen unimodalen/heteromodalen sensomotorischen Netzwerken sowie zwischen LIM, DN, Hippocampus und Amygdala und sensomotorischen Netzwerken erkennbar. Als nächstes nutzte das Team die Bayes’sche hierarchische Schlussfolgerung, um die Unsicherheit und Stärke dieser Effekte zu quantifizieren.

Bayesianische Analyse psychedelischer Gehirneffekte

Für jedes Netzwerk und Netzwerkpaar wurden Bayes’sche Modelle entwickelt. Über alle Netzwerkpaare hinweg gab es ein konsistentes Muster einer erhöhten Kopplung zwischen den Netzwerken, mit Variabilität in der Wirkungsstärke und Unsicherheit je nach Medikament und Netzwerkpaar. Die Verteilungen für LSD, Psilocybin und Meskalin überlappten sich häufig und wiesen auch die geringste Streuung auf. DMT und Ayahuasca zeigten die geringste Gewissheit hinsichtlich der Wirkung, was wahrscheinlich auf die geringere Stichprobengröße zurückzuführen ist.

Die stärksten positiven posterioren Verschiebungen wurden bei der kaudalen Kopplung mit unimodalen Netzwerken festgestellt, einschließlich der kaudalen VIS- und kaudalen SMN-Netzwerke. Bei der netzwerkübergreifenden Kopplung zwischen transmodalen und VIS-Subnetzwerken wurden positive Posterior-Verschiebungen beobachtet. Darüber hinaus waren in allen Netzwerken schwache bis mäßige Rückgänge der FC innerhalb des Netzwerks zu erkennen, wobei die Wirkungsstärke und die Unsicherheit zwischen den einzelnen Medikamenten unterschiedlich waren.

Mehrere Netzwerke verzeichneten konsistente nachträgliche Verschiebungen hin zu einer reduzierten FC innerhalb des Netzwerks. LSD und Psilocybin hatten die zuverlässigsten Arzneimittelreaktionseffekte mit relativ engen Posteriorverteilungen über die Netzwerke hinweg. Meskalin hatte im Großen und Ganzen ähnliche, aber unterschiedliche Wirkungen, während Ayahuasca und DMT breitere, stärker verteilte Posterioren hatten, was eine größere Unsicherheit widerspiegelt.

Schlussfolgerungen zur psychedelischen Gehirnorganisation

Psychedelika steigerten die funktionelle Integration zwischen ausgewählten Paaren transmodaler und unimodaler Subnetzwerke sowie zwischen wichtigen subkortikalen Regionen und sowohl unimodalen als auch transmodalen kortikalen Regionen erheblich. Insbesondere wurde eine zentrale Gehirnsignatur einer erhöhten funktionellen Kopplung zwischen transmodalen Assoziationsschaltkreisen und unimodalen/heteromodalen sensomotorischen Schaltkreisen identifiziert. Insgesamt lieferte die Studie eine probabilistische Karte darüber, wie Psychedelika die Gehirnorganisation verändern, und bildete eine Grundlage für zukünftige Forschung.

Quellen: