Computersimulaties van ons brein onder invloed van LSD tonen dat de algemene entropie van de hersenen hierdoor toeneemt. Het effect bleek het grootst in de gebieden die verantwoordelijk zijn voor het verwerken van het zicht en het samenvoegen van zintuiglijke waarnemingen. Dit verklaart mogelijk hoe drugs gevoelens van een verhoogd bewustzijn kunnen opwekken.

Entropie meet hoe complex en wanordelijk een systeem is. Denk bijvoorbeeld aan een gootsteen vol afwas. De entropie is hoog als het systeem veel onderdelen heeft die niet geordend zijn, zoals borden, vorken en glazen die door elkaar liggen. De entropie is laag als het systeem zeer uniform en georganiseerd is, zoals een enkele, nette stapel borden in een hoek.

Onderzoekers kunnen de entropie van de hersenen berekenen omdat het een systeem is vol verschillende elektrische signalen. Hierdoor kunnen de hersenen verschillende geordende toestanden hebben, afhankelijk van wanneer en waar die signalen afgaan. Onderzoek naar die signalen heeft enig verband aangetoond tussen entropie en bewustzijn. De entropie van onze hersenen lijkt bijvoorbeeld hoger wanneer we wakker zijn dan wanneer we slapen.

Dossier: het raadsel mens
LEES OOK

Dossier: het raadsel mens

Ons lichaam bevat flink wat raadsels. We onderzoeken daar de verbazingwekkendste van en bespreken de bijzondere inzichten waar ze toe leiden.

Breinsimulatie

Om de entropie van de hersenen onder invloed van bewustzijnsveranderende psychedelische stoffen te begrijpen, bouwden hersenwetenschapper Rubén Herzog van de Sorbonne-universiteit in Frankrijk en zijn collega’s een simulatiemodel van elektrische signalen in de hersenen op basis van MRI-scans van mensen die LSD gebruikten. De simulaties hielden ook rekening met bekende kenmerken van de hersenen, zoals de sterkte van de verbindingen tussen de verschillende hersengebieden en de verspreiding van een receptoreiwit dat door psychedelica wordt geactiveerd, genaamd 5HT2A.

In hun simulaties bootste de activering van deze receptor het effect van LSD op een brein na. De onderzoekers gebruikten vervolgens de elektrische signalen die de computer produceerde om de entropie te berekenen. Zoals verwacht vonden zij een algemene toename van de entropie van de hersenen. Maar ze ontdekten ook dat deze toename het grootst was in het gebied van de hersenen dat verantwoordelijk is voor het verwerken van zicht en het samenbrengen van informatie van verschillende zintuigen.

Psychedelische therapie

Herzog zegt dat zijn onderzoeksgroep aanvankelijk dacht dat het verschil in entropietoename kon ontstaan doordat sommige hersendelen meer of minder 5HT2A-receptoren hebben. Uit wiskundige analyses bleek echter dat in veel hersengebieden de beste voorspeller van verhoogde entropie was hoe sterk het gebied verbonden was met andere delen van de hersenen.

‘Als je veel ervaart, zoals bij visuele ervaringen, is het logisch dat er lokaal meer entropie is in dat deel van de hersenen. Maar omdat we vonden dat de verbindingssterkte de belangrijkste voorspeller is van entropietoename, kunnen we ons niet voorstellen dat veranderingen in bewustzijn slechts in één hersengebied plaatsvinden. Ik denk dat connectiviteit een soort vingerafdruk kan zijn voor hoe ieders bewustzijn anders reageert op psychedelica’, zegt Herzog.

Herzog zegt dat het bestuderen van hersenconnectiviteit uiteindelijk deel zou kunnen uitmaken van psychedelische therapie voor mensen met depressie of posttraumatische stressstoornis. Onderzoekers en artsen zouden de reactie van een persoon op de drugs kunnen voorspellen door eerst naar het zogenaamde ‘connectoom’ van hun hersenen te kijken, zegt hij.

Psycholoog David Papo van het Italiaanse Instituut voor Technologie zegt dat de nieuwe studie aansluit bij eerdere waarnemingen en inzichten van andere onderzoekers. Daarom kan het model van het team, dat voorspelt welke delen van de hersenen reageren op psychedelica, op het juiste spoor zitten. Hij waarschuwt echter dat entropie alleen misschien niet voldoende is om alle complexiteit te vatten van hoe iemands bewustzijn ontstaat of verandert. ‘Er zijn tegenstrijdige resultaten als het gaat om hersenentropie en ziekten. Het is waarschijnlijk slechts één mogelijke manier om bewustzijn in verschillende hersenen te begrijpen’, zegt hij.