摘要:功能性磁共振成像(fMRI)是观察大脑活动的常用工具。但它测量的并不是神经细胞放电本身,而是神经活动引发的血流和耗氧量变化(即血氧水平依赖信号)。这就像我们不是直接监听楼里每个人的谈话,而是通过监测整栋楼的用电量波动来间接判断哪里在开会。
背景:脑成像的“间接测量法”
功能性磁共振成像(fMRI)是观察大脑活动的常用工具。但它测量的并不是神经细胞放电本身,而是神经活动引发的血流和耗氧量变化(即血氧水平依赖信号)。这就像我们不是直接监听楼里每个人的谈话,而是通过监测整栋楼的用电量波动来间接判断哪里在开会。
通常,神经活动和血流供应是紧密偶联的,我们称之为“神经血管耦合”。因此,fMRI信号被普遍认为是神经活动的可靠“代理指标”。
核心问题:迷幻剂会干扰“供血系统”吗?
迷幻剂(如“神奇蘑菇”中的裸盖菇素)已知会通过激活大脑中的5-HT2A受体来改变知觉和思维。但当科学家用fMRI研究迷幻状态下的大脑时,发现信号发生了剧烈变化。一个关键问题随之产生:我们看到的fMRI信号变化,究竟真实反映了神经网络的重组,还是仅仅是迷幻剂干扰了大脑的“供血系统”,从而扭曲了测量信号?
研究揭秘:在小鼠身上进行的精密实验
为了回答这个问题,华盛顿大学的研究团队进行了一项精密的实验。他们使用了一种高科技成像技术,能够同时、直接地测量小鼠大脑的神经细胞活动和血流变化。
他们给小鼠使用了一种强效迷幻剂DOI,并设置了严谨的对照组,以确保观察到的效果确实是迷幻剂通过5-HT2A受体引起的。
主要发现:信号被“解耦”了
研究结果非常明确:迷幻剂确实“搞乱”了大脑的供血系统,导致血流信号无法真实反映神经活动。
在任务状态下:血流响应“失真”
当给予小鼠感官刺激时,迷幻剂DOI使得随之而来的血流响应变得 “狭窄而急促” ,并且出现了不正常的“供血不足”波动。
这证明,在迷幻剂影响下,大脑血管对神经活动的响应方式发生了改变。就像一个失灵的稳压器,导致用电(神经活动)和电压(血流供应)的对应关系乱套了。
在静息状态下:功能连接“各说各话”
科学家们还分析了大脑不同区域在静息时的同步性,即“功能连接”。这可以告诉我们哪些脑区在协同工作。
研究发现:
根据直接的神经信号显示,某些脑区(如扣带皮层和前额叶)之间的网络连接增强了。
然而,根据血流信号得出的结论却截然不同,它甚至显示这些区域出现了负相关。
这就好比神经活动在说“我们俩合作更紧密了”,而血流信号却在说“他俩已经不来往了”。 两者得出的结论完全相反。
总结与警示:重新审视过去的fMRI发现
这项研究发出了一个重要的警示:
在解读迷幻剂(可能也包括其他具有血管活性的药物)的fMRI研究时,必须极其谨慎。我们过去观察到的很多大脑活动变化,很可能混合了“真实神经网络改变”和“供血系统失真”两种效应。
简单来说,迷幻剂不仅可能改变了大脑的“对话内容”,还肯定干扰了测量信号的“电表”。这导致我们通过fMRI这个“电表”读出的数据,可能严重失真。
这项研究提醒我们,需要开发更可靠的方法来区分这两种效应,才能真正理解迷幻剂如何改变我们的大脑。它并非否定fMRI的价值,而是强调了在特定条件下合理解读数据的极端重要性。
参考文献:Padawer-Curry JA, Krentzman OJ, Kuo CC, Wang X, Bice AR, Nicol GE, Snyder AZ, Siegel JS, McCall JG, Bauer AQ. Psychedelic 5-HT2A receptor agonism alters neurovascular coupling and differentially affects neuronal and hemodynamic measures of brain function. Nat Neurosci. 2025 Oct 13. doi: 10.1038/s41593-025-02069-z. Epub ahead of print. PMID: 41083844.编译作者:六月(brainnews创作团队)校审:Simon(brainnews编辑部)
来源:脑科学世界一点号