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Seventeen healthy volunteers took part in a study that could only be read by measuring the brain to the millisecond. Each of them went through two sessions, two weeks apart. In one, they received an intravenous injection of 75 micrograms of LSD, a dose the researchers compare to roughly the weight of a grain of salt. In the other, they received a placebo, a saline solution. The recordings were made with magnetoencephalography (MEG), a technique that captures the tiny magnetic fields produced by neuronal activity, at Imperial College London, by the team of Robin Carhart-Harris.
Dix-sept volontaires en bonne santé ont participé à une étude qui ne pouvait être lue qu'en mesurant le cerveau à la milliseconde près. Chacun a suivi deux sessions, séparées de deux semaines. Lors de l'une, ils ont reçu une injection intraveineuse de 75 microgrammes de LSD, une dose que les chercheurs comparent à peu près au poids d'un grain de sel. Lors de l'autre, ils ont reçu un placebo, une solution saline. Les enregistrements ont été réalisés par magnétoencéphalographie (MEG), une technique qui capte les minuscules champs magnétiques produits par l'activité neuronale, à Imperial College London, par l'équipe de Robin Carhart-Harris.
For years, the usual reading of psychedelic effects on brain waves was that they weakened. Alpha waves, which dominate when we rest with our eyes closed, and beta waves, linked to concentration and decision-making, appeared less intense under the drug. This was generally interpreted as “desynchronization”, meaning neurons fire less in unison. But conventional methods did not always separate a real weakening of the waves from a change in their frequency, the number of oscillations per second. The team combined state-of-the-art signal-processing methods with artificial intelligence to tell the two apart.
Pendant des années, l'interprétation habituelle des effets des psychédéliques sur les ondes cérébrales était qu'ils les affaiblissaient. Les ondes alpha, qui dominent lorsque nous nous reposons les yeux fermés, et les ondes bêta, liées à la concentration et à la prise de décision, apparaissaient moins intenses sous l'effet de la drogue. Cela était généralement interprété comme une « désynchronisation », c'est-à-dire que les neurones se déclenchent moins à l'unisson. Mais les méthodes classiques ne permettaient pas toujours de distinguer un véritable affaiblissement des ondes d'un changement de leur fréquence, c'est-à-dire du nombre d'oscillations par seconde. L'équipe a combiné des méthodes de traitement du signal de pointe à l'intelligence artificielle pour les différencier.
The answer is that under LSD the waves do not just fade. They speed up. Alpha waves gained about 2 hertz and beta waves about 5 hertz, across large areas of the cortex. Jerbi compares the mistake to a radio left tuned to 99.5 FM when the station has moved to 100.5: the signal seems distorted or lost. The alpha shift also runs against certain anesthetics, which slow that rhythm, and points, in the authors’ reading, to a more excitable cortex.
La réponse est que, sous LSD, les ondes ne font pas que s'estomper. Elles accélèrent. Les ondes alpha ont gagné environ 2 hertz et les ondes bêta environ 5 hertz, sur de vastes zones du cortex. Jerbi compare l'erreur à une radio restée calée sur 99,5 FM alors que la station est passée sur 100,5 : le signal semble déformé ou perdu. Le décalage de l'alpha va aussi à contre-courant de certains anesthésiques, qui ralentissent ce rythme, et indique, selon les auteurs, un cortex plus excitable.
The brain signal also became more complex. The researchers measured its fractal dimension, the way a pattern repeats at every scale, like each floret of a romanesco broccoli being a small romanesco. Both this measure and the diversity of patterns rose under LSD, so the signal looked more like a jagged coastline than a straight beach. The changes were strongest in regions tied to sensory perception, language, emotion and mental imagery, while the motor cortex stayed relatively unaffected. The team trained an AI algorithm to distinguish LSD sessions from placebo sessions, to test whether these changes could work as a signature.
Le signal cérébral est aussi devenu plus complexe. Les chercheurs ont mesuré sa dimension fractale, c'est-à-dire la façon dont un motif se répète à chaque échelle, comme chaque bouquet d'un brocoli romanesco serait un petit romanesco. Cette mesure comme la diversité des motifs ont augmenté sous LSD : le signal ressemblait davantage à une côte découpée qu'à une plage rectiligne. Les changements étaient les plus marqués dans les régions liées à la perception sensorielle, au langage, aux émotions et à l'imagerie mentale, tandis que le cortex moteur est resté relativement épargné. L'équipe a entraîné un algorithme d'IA à distinguer les sessions LSD des sessions placebo, afin de vérifier si ces changements pouvaient servir de signature.
What changes for research is a more precise way to read psychedelic states. If the speed of brain rhythms is part of the drug’s effect, studies that only track wave strength may have missed part of it, and researchers designing trials of psychedelics for depression, anxiety or post-traumatic stress disorder could add a second marker to follow. The link the authors draw to the geometric patterns many users report seeing with their eyes closed remains a hypothesis: Jerbi notes that “we measure the fractal structure of brain signals over time, not the fractal structure of the images people perceive.” The study covers 17 people and one dose, and the authors have not yet shown that the signature is specific to LSD.
Ce qui change pour la recherche, c'est un moyen plus précis de lire les états psychédéliques. Si la vitesse des rythmes cérébraux fait partie de l'effet de la drogue, les études qui ne suivent que l'intensité des ondes ont pu passer à côté d'une partie de celui-ci, et les chercheurs qui conçoivent des essais de psychédéliques contre la dépression, l'anxiété ou le trouble de stress post-traumatique pourraient suivre un second marqueur. Le lien que dressent les auteurs avec les motifs géométriques que de nombreux utilisateurs disent voir les yeux fermés reste une hypothèse : Jerbi souligne que « nous mesurons la structure fractale des signaux cérébraux au fil du temps, pas la structure fractale des images que les gens perçoivent ». L'étude porte sur 17 personnes et une seule dose, et les auteurs n'ont pas encore montré que la signature est propre au LSD.