L’étude analyse l’intérêt croissant pour les changements rapides de la dynamique cérébrale et de la connectivité fonctionnelle (CF) en neuroimagerie. Elle suggère que les états cérébraux s’éloignant de la conscience normale d’éveil s’accompagnent d’altérations de ces dynamiques. L’expérience psychédélique, induite par la psilocybine (une substance trouvée dans les “champignons magiques”), se caractérise par une cognition “débridée” et des altérations profondes de la perception du temps, de l’espace et du soi.
Les auteurs émettent l’hypothèse que les corrélats neuronaux de l’expérience psychédélique résident dans la dynamique et la variabilité des fluctuations de l’activité cérébrale spontanée et de la connectivité, mesurables par imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf). Quinze sujets sains sont scannés avant, pendant et après l’infusion intraveineuse de psilocybine ou d’un placebo inerte. La variabilité temporelle du signal dépendante du niveau d’oxygène sanguin (BOLD) est évaluée en calculant la variance et la puissance spectrale totale, révélant une variabilité accrue du signal bilatéralement dans les hippocampes et le cortex cingulaire antérieur.
Les changements dans le comportement spectral du signal BOLD (incluant les exposants d’échelle spectrale) affectent exclusivement les systèmes cérébraux supérieurs tels que le “réseau du mode par défaut”, le “contrôle exécutif” et les “réseaux d’attention dorsale”. Un cadre novateur permet de suivre les différents états de connectivité explorés par le cerveau au repos. Cette approche révèle un “répertoire” plus large d’états de connectivité après la psilocybine qu’en conditions de contrôle. L’étude fournit un aperçu complet des effets de la psilocybine sur le comportement dynamique du cerveau humain au niveau macroscopique, avec des implications pour la compréhension de la qualité “débridée et hyper-associative” de la conscience dans l’état psychédélique.
L’étude vise à examiner comment la psilocybine module la dynamique et la variabilité temporelle de l’activité BOLD au repos. L’objectif principal est de tester l’hypothèse selon laquelle l’activité cérébrale devient moins ordonnée dans l’état psychédélique et que le répertoire des états possibles est amélioré. Les auteurs souhaitent mettre en évidence les “mécanismes” par lesquels les psychédéliques provoquent leurs effets psychologiques caractéristiques.
- Type d’étude : Il s’agit d’une étude “contrôlée par placebo” avec des sujets intra-individuels.
- Approbation éthique : L’étude est approuvée par un comité d’éthique local du NHS et menée conformément aux directives de “Bonnes Pratiques Cliniques”. Une licence est obtenue pour la conservation et la manipulation d’une substance de l’Annexe 1.
- Participants : Quinze sujets sains (13 hommes, 2 femmes, âge moyen = 32 ans, ET = 8,9) participent. Les critères d’inclusion incluent être âgé d’au moins 21 ans, sans antécédents psychiatriques majeurs, de toxicomanie, de maladies cardiovasculaires ou de réactions indésirables aux hallucinogènes. Tous les sujets ont déjà consommé de la psilocybine au moins une fois auparavant (moyenne de 16,4 utilisations par sujet), mais pas dans les 6 semaines précédant l’étude.
- Acquisition des scans anatomiques : Les images sont acquises sur un système 3T GE HDx. Des scans “anatomiques 3D en écho de gradient rapide” sont réalisés avant chaque scan fonctionnel, pendant la sobriété, avec une “résolution voxélique isotrope de 1 mm”.
- Administration des substances : Chaque sujet subit deux scans IRMf BOLD au repos, yeux fermés, de 12 minutes, lors de deux occasions distinctes espacées d’au moins 7 jours : une fois avec un “placebo” (10 ml de solution saline, injection intraveineuse de 60 s) et une fois avec de la “psilocybine” (2 mg dissous dans 10 ml de solution saline, infusion de 60 s). L’infusion de psilocybine commence 6 minutes après le début du scan de 12 minutes.
- Acquisition et prétraitement des données IRMf : Les données sont acquises à l’aide d’une séquence IRMf BOLD en “écho de gradient planaire”. Les données sont corrigées pour le mouvement, filtrées passe-haut (100 s), lissées avec un noyau gaussien de 5 mm FWHM, et les trajectoires de mouvement sont régressées. Les volumes présentant un déplacement moyen de la tête supérieur à 1 ET sont exclus.
- Analyse de la variabilité temporelle : La variabilité du signal BOLD est évaluée en termes de variance et de puissance spectrale totale. Des exposants d’échelle spectrale sont également calculés.
- Analyse par processus ponctuel : Le signal BOLD continu est transformé en un “processus ponctuel discret” pour encoder le “moment” des événements les plus pertinents fonctionnellement (franchissement de seuil). Le “taux” (nombre de croisements) et les “intervalles inter-événements” sont définis.
- Calcul des états de connectivité fonctionnelle dynamique et de son entropie : Les états de connectivité fonctionnelle dynamique sont obtenus à partir des régions montrant une variabilité temporelle accrue (hippocampe et cortex cingulaire antérieur). L’entropie de Shannon (H) de la distribution de ces états est calculée.
- Tests statistiques : Des “tests t appariés” sont utilisés (implémentés dans SPM8). Seuls les clusters dépassant un seuil de “P < 0,05” corrigé pour les comparaisons multiples par l’erreur de “type Famille Entière” (FWE) sont considérés comme significatifs.
- Variabilité BOLD accrue : L’étude observe une “variabilité” accrue du signal BOLD dans les “hippocampes bilatéraux” et le “cortex cingulaire antérieur” (CCA) après l’administration de psilocybine.
- Augmentation de la puissance spectrale : Une “puissance spectrale totale” accrue est également constatée bilatéralement dans les “hippocampes” et les “gyri parahippocampiques” après la psilocybine.
- Dynamique temporelle de la variance : Une “augmentation homogène” de la variance du signal est observée pendant les “3 premières minutes” suivant l’infusion de psilocybine, avec une tendance à atteindre un plateau ou à diminuer légèrement par la suite.
- Modifications du contenu spectral : La psilocybine induit des “diminutions diffuses et généralisées” de la “puissance en basses fréquences” (LFP) et de “l’exposant d’échelle spectrale α” dans les “régions frontales et pariétales”. Ces effets sont “confinés” à la période post-psilocybine.
- Changements dans les processus ponctuels : Une “augmentation du taux” de processus ponctuels et une “diminution des intervalles” de processus ponctuels sont observées dans les “régions pariétales et frontales”, chevauchant largement les zones affectées par les changements de LFP et d’α.
- Implication des réseaux cérébraux : Les changements significatifs dans la LFP et l’α se situent dans les “réseaux cérébraux d’ordre supérieur” tels que le “mode par défaut”, le “contrôle exécutif” et les “réseaux d’attention”, tandis que les “réseaux sensoriels primaires” restent “inchangés”. Les changements de taux et d’intervalle de processus ponctuels sont “localisés” au réseau du mode par défaut.
- Répertoire accru des états de connectivité : Un “répertoire plus large” d’états de connectivité est révélé après l’administration de psilocybine, par rapport aux conditions de contrôle, reflétant une “augmentation de l’entropie” dans le comportement dynamique du système. Des “nouveaux motifs” exclusifs à l’état psychédélique sont identifiés, certains étant parmi les états les plus interconnectés possibles.
- Correlations inter-hémisphériques accrues : Des “corrélations dynamiques inter-hémisphériques” accrues sont détectées dans le réseau hippocampo-ACC sous psilocybine.
L’étude suggère que la psilocybine modifie de manière significative le comportement dynamique du cerveau humain à un niveau macroscopique. Les résultats ont des “implications importantes” pour la compréhension de la nature “débridée” et “hyper-associative” de la conscience dans l’état psychédélique.
Le “répertoire accru” d’états métastables observé sous psilocybine pourrait être un “mécanisme sous-jacent” aux phénomènes décrits comme un “état de conscience élargi”, la formation de “nouvelles associations” ou l’amélioration de la “pensée divergente” et de “l’association à distance”, contribuant à la créativité.
La détection de “corrélations dynamiques inter-hémisphériques” accrues dans le réseau “hippocampo-ACC” sous psilocybine indique que la “communication inter-hémisphérique altérée” pourrait être un “composant essentiel” du “mécanisme d’action” des psychédéliques, potentiellement via “l’excitation médiatisée par le récepteur 2A de la sérotonine” des neurones pyramidaux des couches profondes.
Les “diminutions de puissance oscillatoire” dans les “régions corticales de haut niveau” coïncident avec les observations d’autres études, mais la “forte activité d’amplitude” détectée dans les “hippocampes” et le “CCA” suggère que cet effet “désynchronisateur” ne se généralise pas à ces structures plus profondes.
La “distribution régionale” des changements observés est “cohérente” avec la “distribution des récepteurs 2A de la sérotonine” dans le cerveau, connus pour être “impliqués” dans l’action psychédélique de la psilocybine. L’implication constante du “réseau du mode par défaut” est particulièrement intrigante, étant donné son association avec la “réflexion sur soi” et le “sens du soi” en général. L’étude relie les changements observés à des expériences psychédéliques intenses, souvent décrites comme une “dissolution de l’ego” ou une “désintégration de l’ego”.
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