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Il nuovo modello di calcolo mostra come la psilocibina pregiudica l'attività di cervello

L'interesse nella ricerca sugli effetti di psilocibina, una droga psichedelica, ha aumentato significativamente negli ultimi anni dovuto i sui effetti terapeutici di promessa nei disordini neuropsichiatrici quali la depressione, l'ansia e la dipendenza.

È ampiamente accettato che la capacità potente del cervello di adattare il suo comportamento è flessibilmente in gran parte dovuto il sistema del neurotrasmettitore. La psilocibina è la sostanza responsabile dell'effetto psicoattivo causato da quasi 200 specie di funghi.

Questa sostanza ha un'affinità particolare per i ricevitori della serotonina trovati soprattutto nel cervello, ma anche in altre parti del corpo quale lo stomaco.

Sopra consumo, la psilocibina cambia selettivamente la funzione dei ricevitori della serotonina, così generando uno stato alterato della coscienza caratterizzato dalla dissoluzione dell'ego, cambiamenti nella qualità e l'attribuzione dei pensieri, rappresentazione e percezione sensoriale alterata e maggior consapevolezza delle memorie represse.

Un gruppo internazionale dei ricercatori ha sviluppato un modello biofisico di calcolo di intero cervello che integra i dati reali circa la sua connettività strutturale anatomica, la dinamica funzionale dei neuroni e una mappa che mostra la concentrazione di ricevitori della serotonina in varie regioni del cervello.

Questa ricerca internazionale, pubblicata il 13 aprile negli atti del giornale dell'Accademia nazionale delle scienze, piombo da Gustavo Deco, da professore della ricerca di ICREA e da Direttore del centro per il cervello e la cognizione al dipartimento di informazioni e delle tecnologie di comunicazione (DTIC) a UPF, con la partecipazione di Josephine Cruzat, un membro del suo gruppo, Morten L. Kringelbach, un neuroscenziato all'università di Oxford (Regno Unito) ed altri scienziati dai centri di ricerca in Germania, in Danimarca, negli Stati Uniti, nel Portogallo e nel Regno Unito.

Questo lavoro ha indicato che il nuovo modello dinamico di intero cervello è capace di indirizzo dell'una delle sfide principali in neuroscienza: per spiegare la flessibilità paradossale del cervello funzioni malgrado avere una struttura anatomica fissa

Studio sui meccanismi della psilocibina di atto in esseri umani

Questo studio teorico e sperimentale ha modellato l'interazione fra i sistemi del neurotrasmettitore e di un neurone in tutto il cervello per spiegare come la psilocibina pregiudica l'attività di cervello.

Per studiare i meccanismi della droga di atto, Morten Kringelbach, Josephine Cruzat e Gustavo Deco hanno analizzato i dati da imaging a risonanza magnetica funzionale (fMRI) in 16 individui sani.

Nell'esperimento, i partecipanti sono stati dati per via endovenosa le piccole dosi di psilocibina o della soluzione salina (effetto del placebo) mentre nello scanner, misurare la loro funzione del cervello. La parte sperimentale dello studio è stata effettuata all'istituto universitario imperiale Londra sotto la direzione di Robin Carthart-Harris, co-author dello studio.

I dati funzionali acquistati negli stati di placebo e di psilocibina poi si sono combinati con i dati da imaging a risonanza magnetica della diffusione (dMRI) che cattura la struttura del cervello descrivendo le connessioni anatomiche fra le regioni differenti del cervello; e con i dati sulla densità dei ricevitori della serotonina stimati tramite tomografia a emissione di positroni (PET).

L'integrazione dei sistemi del neurotrasmettitore e di un neurone al livello del intero-cervello è importante completamente da spiegare gli effetti di psilocibina su attività di cervello

Come spiegato da Deco e da Cruzat, co-author del lavoro ed esperti in neuroscienza di calcolo:

Le simulazioni di calcolo realizzate in questo studio hanno rivelato che l'integrazione dei sistemi del neurotrasmettitore e di un neurone al livello del intero-cervello è importante completamente da spiegare gli effetti di psilocibina su attività di cervello, specificamente con lo stimolo dei ricevitori 5 della serotonina - HT2A, in questione nella modulazione psicoattiva.„

In generale, la flessibilità notevole della funzione del cervello umano dipende fondamentalmente dalla partecipazione dinamica bidirezionale dei sistemi della neurotrasmissione e di un neurone.

Secondo gli autori, questo nuovo approccio fornisce una migliore e comprensione più profonda degli effetti di psilocibina sul cervello e può piombo allo sviluppo di nuovi trattamenti per le malattie neuropsichiatriche quali la depressione, l'ansia e la dipendenza.

Source:
Journal reference:

Kringelbach. M. L., et al. (2020) Dynamic coupling of whole-brain neuronal and neurotransmitter systems. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.1921475117.