L’étude examine le niveau de conscience associé à l’état psychédélique. Les mesures empiriques de la diversité du signal neural, telles que l’entropie et la complexité de Lempel-Ziv (LZ), indiquent des scores plus élevés pour le repos éveillé que pour les états de conscience réduits, comme l’anesthésie induite par le propofol.
Dans cette recherche, ces mesures sont calculées pour les signaux magnétoencéphalographiques (MEG) spontanés chez des humains pendant des états de conscience altérés induits par trois substances psychédéliques : la psilocybine, la kétamine et le LSD. Pour ces trois substances, l’étude observe une diversité spontanée du signal significativement plus élevée, même après avoir contrôlé les changements spectraux. Cette augmentation est particulièrement prononcée pour la mesure de complexité LZ à canal unique, ce qui suggère une diversité temporelle plutôt que spatiale du signal.
De plus, les chercheurs révèlent des corrélations sélectives entre les changements de diversité du signal et les rapports phénoménologiques de l’intensité de l’expérience psychédélique. C’est la première fois que ces mesures sont appliquées à l’état psychédélique et, de manière cruciale, qu’elles produisent des valeurs supérieures à celles de la conscience normale en éveil. Ces résultats suggèrent que la persistance de la phénoménologie psychédélique constitue un niveau de conscience élevé, tel que mesuré par la diversité du signal neural.
L’étude vise à vérifier l’hypothèse selon laquelle trois différentes substances psychédéliques – la psilocybine, le LSD et la kétamine à doses sub-anesthésiques – qui induisent des états de conscience altérés avec un contenu phénoménologique riche, produiraient des scores de diversité du signal dépassant ceux de la conscience normale en éveil. Elle réanalyse des enregistrements MEG spontanés multidimensionnels en utilisant des mesures de diversité du signal spontané.
Les chercheurs comparent la diversité du signal entre deux conditions : après administration d’un placebo et après administration d’une substance psychédélique. Ils examinent également si les changements de diversité du signal mesurés sont liés aux descriptions phénoménologiques subjectives obtenues après l’administration des substances, afin de déterminer si ces changements reflètent des aspects spécifiques de la phénoménologie altérée de l’état psychédélique et d’éclairer les relations complexes entre le niveau et le contenu de la conscience.
- Type d’étude : L’étude réanalyse des enregistrements MEG de sujets sains, obtenus après l’administration d’un placebo et d’une substance psychédélique. Les données proviennent de trois expériences distinctes utilisant le LSD, la kétamine et la psilocybine.
- Participants et substances : Les participants étaient des sujets sains ayant une expérience antérieure avec les substances hallucinogènes.
- Le LSD : 75 µg administrés par voie intraveineuse. Les données ont été recueillies 4 heures après l’administration. (15 participants, 5-7 min de données)
- La Psilocybine : 2 mg administrés par voie intraveineuse. Les données ont été recueillies immédiatement après l’administration. (14 participants, 2-5 min de données)
- La Kétamine : Bolus initial de 0,25 mg/kg suivi d’une perfusion d’entretien de 0,375 mg/h. Les données ont été recueillies immédiatement après l’administration. (19 participants, 6-10 min de données)
- Acquisition et prétraitement des données MEG : Les enregistrements MEG ont été réalisés avec un système gradiomètre radial à 275 canaux. Les données ont été filtrées, sous-échantillonnées à 600 Hz et segmentées en époques de 2 secondes. Une analyse des composants indépendants (ACI) a été utilisée pour supprimer les artéfacts oculaires, musculaires et cardiaques. Un filtrage passe-bas à 30 Hz a été appliqué avant le calcul des mesures de diversité du signal pour exclure les artéfacts musculaires résiduels.
- Modélisation de la source : Une modélisation de la source basée sur l’atlas a été effectuée pour construire des séries temporelles de capteurs virtuels dans 90 emplacements corticaux et sous-corticaux.
- Mesures de la diversité du signal :
- Complexité de Lempel-Ziv (LZc, LZs) : L’amplitude instantanée de chaque canal source est binarisée. La LZc mesure la diversité temporelle et spatiale du signal, tandis que la LZs quantifie la diversité temporelle des canaux uniques. Des versions normalisées (LZcN, LZsN) par randomisation de phase sont également calculées pour exclure l’influence des changements spectraux.
- Entropie de coalition (ACE, SCE) : La SCE mesure l’entropie au fil du temps de l’ensemble des canaux synchronisés. L’ACE mesure l’entropie au fil du temps des canaux “actifs”. Des versions normalisées (ACEN, SCEN) par randomisation de phase sont également utilisées.
- Mesures de contrôle : La puissance spectrale normalisée et la cohérence de phase moyenne (PC) ont été calculées pour diverses bandes de fréquences (delta, thêta, alpha, bêta, gamma) afin de comparer les changements de diversité du signal avec les changements du profil spectral global.
- Questionnaires subjectifs : Les participants ont rempli des questionnaires rétrospectifs pour évaluer l’intensité et les qualités phénoménologiques de leur expérience psychédélique. Un score “total” représente l’intensité globale, et une évaluation “InScanner” a été recueillie pendant le scanner MEG.
- Analyses statistiques : Des t-tests bilatéraux avec correction de Bonferroni sont appliqués pour les comparaisons au niveau du groupe. La taille de l’effet (d de Cohen) est utilisée pour évaluer l’ampleur des différences au niveau individuel. Des corrélations de Pearson sont calculées entre les mesures neurophysiologiques et les scores subjectifs.
- Augmentation de la diversité du signal spontané : L’étude observe une augmentation fiable et significative de la diversité spontanée du signal pour les trois substances psychédéliques (la psilocybine, la kétamine et le LSD) comparée à la condition placebo. Cette augmentation est constatée pour la plupart des mesures de diversité (LZs, LZc, ACE, SCE).
- Impact le plus prononcé sur la complexité de Lempel-Ziv normalisée (LZsN) : L’augmentation la plus constante et significative est observée pour la LZsN (complexité de Lempel-Ziv à canal unique normalisée par randomisation de phase), ce qui suggère que la diversité temporelle du signal est un indicateur plus fort de l’état psychédélique que la diversité spatiale. Des augmentations pour la LZsN sont observées chez 86 % (psilocybine), 100 % (kétamine) et 93 % (LSD) des participants, avec une signification statistique au niveau du groupe pour la kétamine et le LSD.
- Indépendance des changements spectraux : L’augmentation des mesures normalisées par randomisation de phase (ACEN, LZcN, LZsN) indique que l’accroissement de la diversité du signal dépasse ce qui serait attendu des seuls changements du spectre de fréquence.
- Changements spectraux et cohérence de phase : Une diminution constante de la puissance alpha normalisée est observée pour les trois substances, confirmant des analyses antérieures. En revanche, aucune différence significative de cohérence de phase (PC) n’est constatée entre les conditions sous substance et placebo.
- Localisation anatomique : Des augmentations significatives de la LZsN sont localisées dans les régions occipito-pariétales pour les trois substances, ce qui correspond aux localisations des diminutions de puissance alpha précédemment rapportées.
- Corrélations neurophenomenologiques :
- La LZsN est corrélée de manière substantielle (r > 0.5) avec le score “total” d’intensité de l’expérience psychédélique pour la psilocybine et la kétamine.
- Pour la kétamine, les trois mesures de diversité (LZsN, LZcN, ACEN) sont fortement corrélées avec le score “total”, ainsi qu’avec des dimensions spécifiques telles que la “dissolution de l’ego” et l'”imagination vive”.
- Pour le LSD, seule l’évaluation subjective “InScanner” (obtenue pendant le scanner MEG) montre une forte corrélation avec la LZsN, potentiellement en raison du décalage temporel entre la collecte des données MEG et le pic des effets subjectifs.
- L’intensité globale de l’expérience psychédélique induite par le LSD est jugée comparable à celle induite par la kétamine et la psilocybine.
L’étude démontre, pour la première fois, que les mesures de diversité du signal neural, reconnues pour leur sensibilité au niveau de conscience, sont également sensibles aux changements de la dynamique cérébrale associés à l’état psychédélique. L’état psychédélique induit une augmentation de la diversité du signal à l’échelle du cerveau, comparée au placebo, pour un éventail de mesures et pour les trois substances psychédéliques étudiées.
Les chercheurs soulignent que l’utilisation de données de substitution générées par randomisation de phase permet d’exclure que les augmentations observées de la diversité du signal soient uniquement expliquées par des changements du profil spectral induits par les substances. Ces découvertes constituent un nouveau corrélat neural de l’état psychédélique et ont des implications plus larges pour la compréhension des corrélats neuraux de la conscience.
Malgré les mécanismes d’action pharmacologiques différents de la kétamine, du LSD et de la psilocybine, l’étude observe une similitude claire dans la localisation corticale des changements de diversité du signal, avec des distributions spatiales relativement chevauchantes centrées sur les cortex occipital et pariétal. Ces zones sont similaires aux localisations des diminutions de puissance alpha précédemment rapportées, bien que les changements spectraux seuls n’expliquent pas les changements de diversité du signal.
Les corrélations entre la diversité du signal perturbatrice et spontanée et les états de conscience soutiennent les théories de l’information intégrée et de la complexité de la conscience, qui mettent l’accent sur la diversité de la phénoménologie comme une propriété clé de la conscience se reflétant dans ses corrélats neuraux. Ces résultats élargissent le champ d’application des mesures de diversité du signal pertinentes pour le niveau de conscience, montrant que l’échelle unidimensionnelle s’étend dans les deux directions à partir de l’état de base. Bien qu’il soit tentant de décrire l’état psychédélique comme un niveau de conscience “supérieur”, une interprétation prudente est nécessaire.
Les mesures appliquées se concentrent sur la diversité du signal, offrant une cartographie quantitativement utile entre la dynamique du signal neural et la phénoménologie. Les résultats suggèrent que de futures recherches pourraient utilement considérer des altérations moins courantes de la conscience, telles que les conditions maniaques, oniriques ou délirantes, où les scènes conscientes peuvent être plus “riches”, “expansives” ou “diverses” que la normale. Ces travaux montrent comment des mesures quantitatives de la dynamique neurale peuvent combler le fossé entre les études sur le contenu et le niveau de conscience.
En résumé, l’augmentation de la diversité globale du signal neural dans l’état psychédélique induit par la kétamine, la psilocybine et le LSD suggère que cet état se situe au-dessus des états de conscience tels que le repos éveillé et le sommeil paradoxal sur une échelle unidimensionnelle définie par la diversité du signal neural. Les études futures devront évaluer dans quelle mesure les mesures basées sur l’entropie et la complexité capturent et confèrent la propriété fondamentale de la “richesse” des états de conscience, au-delà de la condition psychédélique.
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