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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.
Diciassette volontari sani hanno preso parte a uno studio che si poteva leggere solo misurando il cervello al millisecondo. Ciascuno di loro ha seguito due sessioni, a due settimane di distanza. In una, ha ricevuto un'iniezione endovenosa di 75 microgrammi di LSD, una dose che i ricercatori paragonano più o meno al peso di un granello di sale. Nell'altra, ha ricevuto un placebo, una soluzione salina. Le registrazioni sono state effettuate con la magnetoencefalografia (MEG), una tecnica che cattura i minuscoli campi magnetici prodotti dall'attività neuronale, all'Imperial College London, dal team di 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.
Per anni, la lettura abituale degli effetti psichedelici sulle onde cerebrali era che le indebolissero. Le onde alfa, che predominano quando riposiamo con gli occhi chiusi, e le onde beta, legate alla concentrazione e alla presa di decisioni, apparivano meno intense sotto l'effetto della sostanza. Questo veniva generalmente interpretato come «desincronizzazione», cioè i neuroni si attivano meno all'unisono. Ma i metodi convenzionali non sempre riuscivano a distinguere un vero indebolimento delle onde da un cambiamento della loro frequenza, ovvero il numero di oscillazioni al secondo. Il team ha combinato metodi di elaborazione del segnale all'avanguardia con l'intelligenza artificiale per distinguere le due cose.
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 risposta è che, sotto LSD, le onde non si attenuano soltanto: accelerano. Le onde alfa hanno guadagnato circa 2 hertz e le onde beta circa 5 hertz, in ampie aree della corteccia. Jerbi paragona l'errore a una radio sintonizzata su 99,5 FM quando la stazione si è spostata su 100,5: il segnale sembra distorto o perso. Lo spostamento delle onde alfa va inoltre in senso contrario a certi anestetici, che rallentano quel ritmo, e indica, secondo la lettura degli autori, una corteccia più eccitabile.
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.
Il segnale cerebrale è diventato anche più complesso. I ricercatori hanno misurato la sua dimensione frattale, ovvero il modo in cui uno schema si ripete a ogni scala, come ogni cimetta di un cavolo romanesco che è a sua volta un piccolo romanesco. Sia questa misura sia la varietà degli schemi sono aumentate sotto LSD, quindi il segnale assomigliava più a una costa frastagliata che a una spiaggia rettilinea. I cambiamenti sono stati più marcati nelle regioni legate alla percezione sensoriale, al linguaggio, alle emozioni e all'immaginazione mentale, mentre la corteccia motoria è rimasta relativamente inalterata. Il team ha addestrato un algoritmo di intelligenza artificiale a distinguere le sessioni con LSD da quelle con placebo, per verificare se questi cambiamenti potessero funzionare come una firma.
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.
Ciò che cambia per la ricerca è un modo più preciso di leggere gli stati psichedelici. Se la velocità dei ritmi cerebrali fa parte dell'effetto della sostanza, gli studi che seguono solo l'intensità delle onde potrebbero aver trascurato una parte di esso, e i ricercatori che progettano sperimentazioni di psichedelici contro depressione, ansia o disturbo post-traumatico da stress potrebbero aggiungere un secondo indicatore da monitorare. Il legame che gli autori tracciano con i motivi geometrici che molti consumatori dicono di vedere a occhi chiusi resta un'ipotesi: Jerbi osserva che «misuriamo la struttura frattale dei segnali cerebrali nel tempo, non la struttura frattale delle immagini che le persone percepiscono». Lo studio riguarda 17 persone e una sola dose, e gli autori non hanno ancora dimostrato che la firma sia specifica dell'LSD.