Opnieuw hebben onderzoekers van het Psychedelic Research Programme, opgezet in samenwerking tussen de Beckley Foundation en het Londense Imperial College, baanbrekend onderzoek gepubliceerd naar de effecten van psychedelica op de hersenen. Deze trendsettende studies zijn de eerste waarbij multimodale neuro-beeldvorming is toegepast op deelnemers die met LSD waren geïnjecteerd. Gebruikmakend van fMRI BOLD, arterial spin labelling en magnetoencephalografie (MEG), hebben dr. Carhart-Harris en zijn collega’s van het Imperial College London de effecten van lysergeenzuurdi-ethylamide (LSD) op de netwerkcommunicatie, bloeddoorstroming en elektrische activiteit van de hersenen onthuld (Carhart-Harris et al., 2016).

Uit deze neuro-beeldvormingsonderzoeken hebben onderzoekers een nieuw en belangrijk inzicht gekregen in de basis van de ontbinding van het ego, de manier waarop ‘closed-eye visuals’ ontstaan en de effecten van de combinatie van LSD en muziek in het brein. De onderzoeken werden gedaan met 20 deelnemers die de ene keer 75µg LSD kregen ingespoten en de andere keer een placebo, met minstens twee weken er tussenin. Alle deelnemers hadden al ervaring met psychedelica.

Om de activiteit van verschillende hersengebieden en hun interconnecties gedurende LSD-invloed te evalueren, werd gebruik gemaakt van functional magnetic resonance imaging (fMRI), gebaseerd op de evaluatie van bloedzuurstofniveau-afhankelijk contrast (blood oxygen level dependent, ‘BOLD’). De scans werden uitgevoerd in een staat van rust, d.w.z. zonder externe stimuli of specifieke cognitieve taken. Daarna werden de niveaus van (des)integratie/(de)segregatie geëvalueerd, waarbij bepaalde interessante gebieden werden uitgelicht om hun interactie met de andere hersengebieden te analyseren.

LSD - Global FCD

Gemiddelde functionele connectiviteitsdichtheid (FCD) in corticale en subcorticale gebieden onder invloed van placebo en LSD – Tagliazucchi et al., 2016.

Een van de belangrijkste bevindingen uit het onderzoek was dat LSD een toename van geglobaliseerde communicatie tussen verschillende hersenregio’s bewerkstelligt. Door gebruik te maken van positron emissie tomografie (PET) ontdekten de onderzoekers dat het hoogste niveau van dergelijke communicatie plaatsvond in de gebieden met de hoogste dichtheid van serotonine-2A (5-HT2A) receptoren, aangezien LSD als een antagonist voor dit type receptoren werkt. Een interessant aspect hiervan is dat deze hogere interactie tussen hersengebieden overeenkomt met een lagere integratie binnen bepaalde netwerken. In totaal werden door de studie 12 ‘resting state networks’ geïdentificeerd die op deze manier door LSD werden beïnvloed, waarbij het defaultnetwerk (of default mode network, DMN) voor dit onderzoek het belangrijkste was.

Ontbinding van het ego

Het DMN is het netwerk in de hersenen dat geactiveerd wordt wanneer een persoon ruststaten zoals dagdromen ervaart, en gedeactiveerd raakt gedurende doelgerichte taken. Volgens het huidige onderzoek is de desintegratie binnen het DMN rechtstreeks gerelateerd aan het ontstaan van een bewustzijnstoestand die meestal wordt beschreven als een ontbinding van het ego. De ontbinding van het ego is de subjectieve ervaring van het verliezen van het gevoel van identiteit. Het wordt ook wel beschreven als eenheid met de buitenwereld of met het universum, voortgebracht door het vervagen van de grenzen van het autonome zelf. De vragenlijst over veranderde staten van bewustzijn die aan het eind van elke scandag werd gebruikt, onthulde dat de ontbinding van het ego gecorreleerd is aan de ervaring van veranderde betekenis, i.e. het hechten van belang aan objecten die eerder onbelangrijk werden geacht en het verlenen van een nieuwe, vreemde betekenis aan de omgeving. Ook andere hersengebieden, zoals het salience netwerk en de thalamus, werden in verband gebracht met de staat van ego-ontbinding.

LSD - Ego dissolution

Hersengebieden waar een significante correlatie werd gevonden tussen FCD en subjectieve meldingen van ego-ontbinding (LSD min placebo) staan rood gekleurd. Hersengebieden waar zich de meest selectieve correlaties voordoen tussen toenames van FCD en scores voor ego-ontbinding staan groen gekleurd – Tagliazucchi et al., 2016

De desintegratie van het DMN en andere rust-netwerken ging tevens gepaard met een verzwakking van de alfa hersengolven in gebieden zoals de cortex cingularis posterior (of posterior cingulate cortex / PCC). Over reguliere alfagolven bestaat de hypothese dat ze spontane neurale activiteit, d.w.z. die zonder blootstelling aan stimuli optreedt, tegenhouden (Tagliazucchi et al., 2016). Het bleek dat LSD de alfakracht doet afnemen en daarmee spontane activiteit in neuronen veroorzaakt, een effect dat de visuals bij gesloten ogen, die gepaard gaan met de LSD-ervaring, deels zou kunnen verklaren.

De werking van visuals bij gesloten ogen

In het onderzoek naar door LSD opgeroepen closed-eye visuals werden opvallende resultaten binnengehaald. De onderzoekers keken zowel naar eenvoudige beelden zoals geometrische patronen, als naar complexe beelden, waaronder autobiografische scènes, die zich onder LSD voordeden. Het onderzoek toonde aan dat, ook al was er geen visuele input, de visuele cortex (VC) zich onder invloed van LSD toch gedroeg alsof die er wel was (Carhart-Harris et al., 2016). Deze observatie ondersteunt huidige theorieën die zeggen dat het verschijnen van geometrische beelden wellicht veroorzaakt wordt door de opgewekte instabiliteit van de VC (Butler et al., 2011).

Naast een toename in het niveau van bloeddoorstroming vertoonde de VC ook een toegenomen functionele connectiviteit met andere hersendelen, met name de cortex parahippocampalis (of PHC), die betrokken is bij het oproepen van herinneringen, door muziek veroorzaakte emoties, en mentale beeldvorming. De onderzoekers gebruikten een Dynamic Causal Modelling-analyse om een toegenomen effectieve connectiviteit tussen de VC en de PHC aan te tonen, waarbij de PHC de activiteit van de VC veroorzaakte. De verwevenheid van deze hersengebieden kan verantwoordelijk worden gehouden voor het ‘kleuren’ van persoonlijke herinneringen die de deelnemers onder LSD ervoeren. Naast de PHC werden andere hersenregio’s zoals die in de occipitale en inferiore frontale kwab ook geactiveerd, wat tot de conclusie leidt dat onder invloed van LSD een veel groter deel van de hersenen betrokken is bij het voortbrengen van beelden dan in de normale waaktoestand.

De invloed van muziek

Veder kwam het grote belang van muziek tijdens de psychedelische ervaring uit het onderzoek naar boven. Mendel Kaelen, promovendus aan het Imperial College London en directielid van Stichting OPEN, onderzocht de synergistische effecten van muziek tijdens de LSD-ervaring (Kaelen et al., 2016). Er werden drie fMRI-scans uitgevoerd, de eerste en derde zonder muziek, en de tweede terwijl de deelnemers naar muziek luisterden (twee fragmenten uit het album Yearning van de ambient artiest Robert Rich en de Indische klassieke muzikante Lisa Moscow).

Het onderzoek liet zien dat de PHC hevig geactiveerd raakt wanneer deelnemers aan muziek en LSD blootgesteld worden. Bovendien correspondeerde de toename van interactie tussen de PHC en de visuele cortex met de intensiteit van de closed-eye visuals, zowel de eenvoudige (geometrische patronen) als de complexe (bv. gebaseerd op persoonlijke herinneringen). Dit benadrukt het belang van het verwerken van muziek in LSD-ondersteunde therapie.

Kennis uitbreiden

De bevindingen van dit onderzoek met LSD verstevigen de basis van de kennis die vergaard is in experimenten met andere psychedelica. Van psilocybine is aangetoond dat het vergelijkbare effecten heeft op hersenactiviteit, met inbegrip van de desintegratie in bepaalde gebieden zoals het defaultnetwerk en het ontstaan van nieuwe verbindingen tussen netwerken die normaliter gesegregeerd zijn. Deze conclusies kwamen voort uit twee onafhankelijke onderzoeken, waarvan er één werd uitgevoerd door de auteurs van het onderhavige LSD-onderzoek (Carhart-Harris et al., 2012, Kometer et al., 2015). Weer een andere onderzoeksgroep ontdekte soortgelijke effecten op de menselijke hersenen van ayahuasca, een psychedelicum uit het Amazonegebied (Riba et al., 2002).

De resultaten van dit baanbrekende onderzoek hebben een aantal belangrijke implicaties. Ten eerste geven ze een begin van neurologisch inzicht in het therapeutisch potentieel van LSD. Door zijn ‘entropische’ effect op de hersenen – de toename van desintegratie binnen en tegelijkertijd toename van interactie tussen bepaalde hersengebieden – heeft LSD potentieel om pathologische patronen, die worden geassocieerd met bijvoorbeeld depressie, af te breken, en zo de effectiviteit van psychotherapie te vergroten.

Het onderzoek heeft tevens aangetoond dat LSD potentieel heeft om van nut te zijn bij de studie naar de neurobiologie van het bewustzijn, gezien het feit dat het deelnemers in de zogenaamde ‘primitieve bewustzijnstoestand’ lijkt te brengen, die karakteristiek is voor de vroege stadia van bewustzijnsontwikkeling in kinderen, voor REM-slaap en voor de beginfase van psychose (Carhart-Harris et al., 2016). Dit betekent ook dat LSD zou kunnen worden toegepast in psychologische studies in het onderzoek naar pathologieën (Carhart-Harris et al., 2016).

Naast de korte-termijneffecten van LSD op de hersenchemie is tevens meer onderzoek nodig naar het potentieel van LSD-ervaringen om blijvende persoonlijkheidsveranderingen teweeg te brengen.

Robin Carhart-Harris en Mendel Kaelen zullen beiden spreken op de ICPR conference, die stichting OPEN in juni 2016 zal houden.

Referenties:

Butler T. C., Benayoun M., Wallace E., van Drongelen W., Goldenfeld N. and Cowan J. (2012). Evolutionary constraints on visual cortex architecture from the dynamics of hallucinations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 606-609. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1118672109

Carhart-Harris R. L., Errizoe D., Williams T., Stone J. M., Reed L. J., Colasanti A., Tyacke R.J., Leech R., Malizia A.L., Murphy K., Hobden P., Evans J., Feilding A., Wise R.G. and Nutt D.J. (2012). Neural correlates of the psychedelic state as determined by fMRI studies with psilocybin. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 109, 2138–2143. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1119598109

Carhart-Harris R. L., Muthukumaraswarmy S., Roseman L., Kaelen M., Droog W., Murphy K., Taggliazzuchi E., Schenberg E.E., Nest T., Orban C., Leech R., Williams, L., Williams T., Bolstridge M., Sessa B., McGoniglea J., Sereno M., Nichols D., Hellyer P.J., Hobden P., Evans J., Singh K.D., Wise R.G., Curran V., Feilding A. and Nutt D.J. (2016) Neural Correlates of the LSD Experience Revealed by Multimodal Neuroimaging. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 1-6. https://dx.doi.org/10.1073/pnas.1518377113

Kaelen M., Roseman L., Kahan J., Santos-Ribeiro A., Orban C., Lorenz R., Barett F.S., Bolstridge M., Williams T., Williams L., Wall M.B., Feilding A., Muthukumuraswamy S., Nutt D.J and Carhart-Harris, R. (2016) LSD modulates music-induced imagery via changes in the parahippocampal connectivity. European Neuropsychopharmacology, 1-10. http://dx.doi.org/10.1016/j.euroneuro.2016.03.018

Kometer M., Pokorny T., Seifritz E. and Vollenweider F.X. (2015) Psilocybin-induced spiritual experiences and insightfulness are associated with synchronization of neuronal oscillations. Psychopharmacology (Berl) 232(19):3663–3676. https://dx.doi.org/10.1007/s00213-015-4026-7

Riba J., Anderer P., Morte A., Urbano G., Jané F., Saletu B. and Barbanoj M.J. (2002) Topographic pharmaco-EEG mapping of the effects of the South American psychoactive beverage ayahuasca in healthy volunteers. Br J Clin Pharmacol 53(6):613–628. https://dx.doi.org/10.1046/j.1365-2125.2002.01609

Tagliazucchi E., Roseman L., Kaelen M., Orban C., Muthukumaraswamy S. D., Murphy K., Laufs H., Leech R., McGonigle J., Crossley N., Bullmore E., Williams T., Bolstridge M., Feilding A., Nutt D.J. and Carhart-Harris R. (2016). Increased Global Functional Connectivity Correlates with LSD-Induced Ego Dissolution. Current Biology, 26, 1-8. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.02.010