^a Neuropsychopharmacology and Brain Imaging, Department of Psychiatry, Psychotherapy and Psychosomatics, University Hospital for Psychiatry Zurich, 8032 Zurich, Switzerland;
^b Institute for Biomedical Engineering, University of Zurich and Swiss Federal Institute of Technology Zurich, 8092 Zurich, Switzerland;
^c Department of Psychiatry, Psychotherapy and Psychosomatics, University Hospital for Psychiatry Zurich, 8032 Zurich, Switzerland;
^d Magnetic Resonance Imaging Center of the University Hospital for Psychiatry and the Department of Child and Adolescent Psychiatry, University of Zurich, 8032 Zurich, Switzerland

Wkład autorów: K.H.P. i F.X.V. opracowanie badania; K.H.P., T.P., A.H., P.S., i M.S. wykonanie badania; K.H.P. i A.H. analiza danych; and K.H.P., R.K., E.S., M.S., i F.X.V. napisanie pracy.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Ten artykuł jest Bezpośrednio Przedłożony PNAS. A.M.-L. jest redaktorem gościnnym, zaproszonym przez Komitet Redakcyjny.
¹ Korespondencję należy adresować na email: preller@bli.uzh.ch.
Artykuł ten zawiera informacje uzupełniające online na stronie www.pnas.org/lookup/suppl/doi:10.1073/pnas.1524187113/-/DCSupplemental. [Które zostały dołączone do tej wersji raportu.]

Spis Tresci:
Wprowadzenie
Wyniki
 Efekty subiektywne i efekty fizyczne
 Zadanie Cyberball
  Kwestionariusz pozadaniowy
  Dane fMRI
 Związek między przetwarzaniem wykluczenia społecznego a efektami subiektywnymi
 Związek między przetwarzaniem wykluczenia społecznego a stężeniami metabolitów
Omówienie
Metody
 Uczestnicy badania
 Projekt badania
  Zadanie Cyberball
 Pozyskanie i wstępne przetwarzanie danych MRI
 Analiza statystyczna
  Kwestionariusze i efekty fizyczne
  Dane fMRI
  Analizy korelacji
Podziękowania
Informacje uzupełniające
 Wyniki SI
  5D-ASC
  PANAS
  Jakość danych MRS
 Metody SI
  Uczestnicy
  Projekt badania
  Zadanie Cyberball
  Kwestionariusz pozadaniowy
  Pozyskanie danych MRI i przetwarzanie wstępne
  Kwestionariusze analizy statystycznej
  Analiza statystyczna danych fMRI
  Analizy korelacji
Odnośniki

Więzi społeczne są istotne dla zdrowia fizycznego i psychicznego. Jednakże, pacjenci psychiatryczni często napotykają na odrzucenie społeczne. Ponadto, zwiększona reakcyjność na wykluczenie społeczne wpływa na rozwój, postęp i leczenie różnych zaburzeń psychiatrycznych. Niemniej jednak, neuromodulacyjne podłoża doświadczenia odrzucenia są w większości nieznane. Preferencyjny agonista receptora serotoninowego (5-HT) 2A/1A, psilocybina, zmniejsza przetwarzanie bodźców negatywnych, lecz to, czy stymulacja receptora 5-HT_2A/1A moduluje przetwarzanie negatywnych interakcji społecznych pozostaje niejasne. Dlatego, to podwójnie zaślepione, randomizowane, przeciwważone, badanie przekrojowe oceniło reakcję neuralną na wykluczenie społeczne po ostrym podaniu psilocybiny (0,215 mg/kg) lub placebo u 21 zdrowych ochotników, stosując obrazowanie funkcjonalnym rezonansem magnetycznym (fMRI) oraz spektroskopię rezonansu magnetycznego (MRS) stanu spoczynku. Uczestnicy poinformowali o zmniejszonym poczuciu wykluczenia społecznego po podaniu psilocybiny vs. placebo, a reakcja neuralna na wykluczenie społeczne została zmniejszona w części grzbietowej przedniej kory zakrętu obręczy (dACC - dorsal anterior cingulate cortex) i środkowym zakręcie czołowym, kluczowych regionach od przetwarzania bólu społecznego. Zmniejszona odpowiedź neuralna w dACC była istotnie skorelowana ze zmianami w przetwarzaniu-siebie wywołanymi psilocybiną i ze zmniejszoną zawartością asparaginianu (Asp). Podsumowując, stymulacja receptora 5-HT_2A/1A psilocybiną zdaje się redukować przetwarzanie bólu społecznego w powiązaniu ze zmianami w doświadczaniu siebie. Wnioski te mogą mieć znaczenie dla normalizacji przetwarzania negatywnej interakcji społecznej w zaburzeniach psychiatrycznych charakteryzujących się zwiększoną wrażliwością na odrzucenie. Obecne wyniki podkreślają również znaczenie podtypów receptora 5-HT_2A/1A i systemu Asp w kontroli funkcjonowania społecznego, i jako przyszłe cele w leczeniu zaburzeń społeczno-poznawczych w chorobie psychicznej.

Słowa kluczowe: poznanie społeczne, serotonina, psilocybina, funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym, spektroskopia rezonansu magnetycznego.

Wprowadzenie

Dysfunkcjonalne poznanie społeczne reprezentuje centralną cechę różnych zaburzeń psychiatrycznych i krytycznie wpływa na rozwój, postęp, i leczenie choroby psychicznej^1-3. Zaburzenia w poznaniu społecznym są głównymi przyczynami niepełnosprawności i naruszają funkcjonowanie w świecie rzeczywistym, wliczając życie niezależne i wydajność w pracy^{2, 4, 5}. Jednakże, neuronalnym i farmakologicznym podstawom zarówno normalnego jak i dysfunkcjonalnego poznania społecznego brak wystarczającego badania, co poważnie ogranicza obecne podejście do leczenia^{1, 2}. Biorąc pod uwagę ogólne znaczenie kliniczne dysfunkcjonalnego poznania społecznego w różnych zaburzeniach psychiatrycznych, pilnie potrzebne jest lepsze zrozumienie neurobiologicznych podstaw poznania społecznego do opracowania nowych i ukierunkowanych terapii⁶.

Neuroobrazowanie farmakologiczne oferuje możliwość zbadania ról konkretnego neuroprzekaźnika oraz układów receptorowych w ograniczony sposób kierowany hipotezą^{7, 8}. Ostatnie dowody sugerują, że system serotoninowy [5-hydroksytryptamina (5-HT)] obejmujący 14 podtypów receptorów 5-HT nie tylko odgrywa kluczową rolę w regulacji nastroju, afektu, nauki, oraz pamięci^{2, 9, 10}, lecz jest również związany z poznaniem społecznym^{11, 12}. Psilocybina [4-fosforyloksy-N,N-dimetylotryptamina] jest halucynogenem serotonergicznym, który wywołuje odmienny stan świadomości charakteryzujący się zmianami w postrzeganiu zmysłowym, emocjach, myśleniu, oraz w odczuwaniu siebie w sposób zależny od dawki¹³. Psilocybina wiąże się z wysokim powinowactwem z receptorami 5-HT_1A, 5-HT_2A/C, 5-HT₆, i 5-HT₇ (Psychoactive Drug Screening Program database na kidbdev.med.unc.edu/databases/kidb.php). U ludzi, psilocybina jest szybko defosforylowana do psylocyny (4-N,N-dimetylotryptamina), która działa jako częściowy agonista na receptory 5-HT_2A i 5-HT_1A^{14, 15}. Dlatego, stosowanie psilocybiny stanowi wyjątkową okazję do zbadania relatywnego wkładu receptorów 5-HT w poznanie społeczne.

Znaczenie
Poznanie społeczne krytycznie wpływa na rozwój, postęp, i leczenie zaburzeń psychiatrycznych. Jednakże, umiejętności poznania społecznego są niewystarczająco wzięte na cel przez obecne podejście do leczenia. Poprzez zastosowanie multimodalnej strategii obrazowania mózgu, niniejsze badanie zademonstrowało znaczenie układu receptora serotoninowego 2A/1A w modulowaniu przetwarzania wykluczenia społecznego. Zrozumienie biochemicznych podbudów doświadczania odrzucenia społecznego jest ważne dla zwiększenia naszej wiedzy o przetwarzaniu społecznym/emocjonalnym i powiązanymi reakcjami neuralnymi. Identyfikacja stosownych reakcji neuronalnych jest z kolei kluczowa dla efektywnego zarządzania zaburzeniami indukowanymi czynnikami społecznymi. Nasze odkrycia mogą pomóc zmniejszyć lukę w wiedzy, która hamuje obecnie farmakoterapię dla socjopoznawczych deficytów w zaburzeniach psychiatrycznych.

Szczególnie, psilocybina moduluje aktywność neuralną w przedczołowych obszarach mózgu zaangażowanych w poznanie społeczne^16-18. W dodatku, ostatnie dowody sugerują, że psilocybina w umiarkowanych dawkach może poprawić nastrój i osłabić przetwarzanie negatywnych bodźców emocjonalnych (np., negatywne wyrazy twarzy lub sceny związane z zagrożeniami)^{10, 19-21} poprzez aktywację receptora 5-HT_2A. Zatem psilocybina może mieć właściwości antydepresyjne^{10, 19-22}. Niemniej jednak, nie jest jasne, czy ta zmiana w emocjonalnym przetwarzaniu przekłada się na domenę społeczną, szczególnie w odniesieniu do przetwarzania negatywnych interakcji społecznych i ma dlatego znaczenie dla funkcjonowania w prawdziwym życiu u pacjentów cierpiących na zaburzenia psychiatryczne. Do dziś, wysiłki badawcze nad wpływem psilocybiny na przetwarzanie emocjonalne i poznawanie skupiały się wyłącznie na reakcji osoby na zewnętrzne manipulacje stymulacyjne^{10, 20}, w przeciwieństwie do prawdziwie interaktywnych, spotkań towarzyskich w czasie rzeczywistym. W rzeczywistości, badania sprawdzające neurofarmakologiczne i neurochemiczne podłoża przetwarzania interakcji społecznej są rzadkie.

Niniejsze badanie przeprowadzono w celu oceny wpływu stymulacji receptora 5-HT_2A/1A przez psilocybinę (0,215 mg/kg doustnie) vs. placebo na przetwarzanie interakcji społecznych poprzez podejście multimodalnego obrazowania mózgu. W szczególności, użyliśmy obrazowania funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) oraz spektroskopii protonowej rezonansu magnetycznego (¹H-MRS) by zbadać przetwarzanie ostracyzmu wygenerowanego przez interaktywny paradygmat zwany "Cyberball"²³. Zwłaszcza zwiększona reaktywność na wykluczenie społeczne jest klinicznie istotna w depresji, zaburzeniu osobowości borderline, zaburzeniu niepokoju społecznego, oraz w innych zaburzeniach psychiatrycznych^24-26. Biorąc pod uwagę poprzednie raporty o zdolności psilocybiny do łagodzenia przetwarzania bodźców negatywnych^{10, 20}, przewidzieliśmy zmniejszoną reakcję na społeczne wykluczenie po podaniu psilocybiny.

"Ból społeczny", bolesne odczucia wynikające z wykluczenia społecznego, odrzucenia, lub straty²⁷, jest stale związany ze zwiększoną aktywnością mózgu. Zwiększona aktywność jest obserwowana głównie w przedniej korze zakrętu obręczy (ACC - anterior cingulate cortex)¹⁷, lecz jest również widoczna w płacie wyspowym, dolnej korze oczodołowo-czołowej (OFC - orbitofrontal cortex), i środkowym zakręcie czołowym (MFG - middle frontal gyrus)^{28, 29}. Dlatego, postawiliśmy hipotezę, że te społeczne regiony mózgu związane z bólem wykazywałyby się mniej widoczną aktywacją po leczeniu psilocybiną. Ponadto, biorąc pod uwagę, że stymulacja receptora 5-HT_1A była związana ze zmniejszonym, a stymulacja receptora 5-HT_2A z zarówno zmniejszonym jak i zwiększonym pobudzeniem neuronów przedczołowo przyśrodkowych przy spoczynku^30-32, użyliśmy również ¹H-MRS by określić czy psilocybina moduluje stężenie neuroprzekaźników pobudzających i/lub neurometabolicznych markerów w ACC. Nasze wnioski, przedstawione poniżej, towarzyszą zrozumieniu neurobiologii procesów społecznych istotnych dla psychopatologii zaburzeń psychiatrycznych i przyczyniają się do lepszego mechanistycznego poglądu na poznanie społeczne.

Wyniki

Efekty subiektywne i efekty fizyczne

ANOVA (leczenie × skala) została przeprowadzona dla kwestionariusza Odmiennych Stanów Świadomości (5D-ASC - Altered States of Consciousness), i ujawniła istotny główny wpływ dla leczenia [F(1, 20) = 93,54, P < 0,001] i skali [F(10, 200) = 18,98, P < 0,001] oraz istotną interakcję leczenie × skala [F(10, 200) = 19,67, P < 0,001]. Proste analizy głównego wpływu ukazały zwiększone oceny na wszystkich skalach 5D-ASC po leczeniu psilocybiną vs. placebo (wszystkie P < 0,05; Ryc. S1). Nie został zaobserwowany żaden wpływ kolejności w odniesieniu do sekwencji substancji (Wyniki SI). Po oceny Skali Pozytywnego i Negatywnego Afektu (PANAS - Positive and Negative Affect Schedule), patrz Wyniki SI oraz Ryc. S2. Systoliczne i diastoliczne ciśnienie krwi a także tętno były nieznacznie lecz istotnie zwiększone po podaniu psilocybiny w porównaniu z placebo (wszystkie P < 0,05; Tabela S1).

Ryc. S1. Wpływ psilocybiny i placebo na wyniki 5D-ASC. Wyniki są wyrażone jako maksymalny procent skali. Oceny na wszystkich skalach były istotnie zwiększone po leczeniu psilocybiną w porównaniu z placebo. Dane są wyrażone jako średnie + SEM (n = 21 badanych). Gwiazdki wskazują istotne różnice między warunkami psilocybiny i placebo (**P < 0,001; *P < 0,05).

Ryc. S2. Wpływ psilocybiny i placebo na stan nastroju oceniony przez PANAS. Stan nastroju został oceniony 75 minut przed i 360 minut po każdym leczeniu lekiem. Afekty nastroju negatywnego były istotnie zmniejszone po leczeniu placebo, podczas gdy afekty nastroju pozytywnego były zwiększone po leczeniu psilocybiną. Dane są wyrażone jako średnie + SEM. Gwiazdki wskazują na istotne różnice między warunkami przed- i po-leczniczymi (*P < 0,05, n = 20).

Tabela S1. Efekty fizyczne
Efekty fizyczne	Placebo	Psilocybina	wartość t	df	wartość P
Systoliczne ciśnienie krwi (mm Hg)	114,67 (14,40)	131,76 (13,45)	-7,46	20	<0,001
Diastoliczne ciśnienie krwi (mm Hg)	75,57 (12,48)	83,14 (11,90)	-2,69	20	0,01
Tętno	65,38 (12,50)	70,62 (12,53)	-2,15	20	0,04
Istotne wartości P są ukazane jako pogrubione. Średnie i SDy są podane w nawiasach.

Zadanie Cyberball

Kwestionariusz pozadaniowy

Uczestnicy sprawozdali zmniejszone odczucie wykluczenia po leczeniu psilocybiną versus placebo [t(20) = 2,71, P < 0,01; Ryc. 1A]. Dodatkowe pozycje kwestionariusza pozadaniowego (PTQ - posttask questionnaire) ujawniły brak istotnych różnic między warunkami psilocybiny i placebo (wszystkie P > 0,1). W szczególności, uczestnicy dokładnie ocenili liczbę rzutów otrzymanych w każdej serii, wskazując na równą świadomość wykluczenia w obu warunkach leczenia (Tabela S2).

Ryc. 1. (A) Odczucia wykluczenia społecznego były istotnie zmniejszone po podaniu psilocybiny versus placebo. Dane są wyrażone jako średnie + SEM (n = 21 badanych). Gwiazdki wskazują istotne różnice między warunkami psilocybiny i placebo (*P < 0,05). (B) dane aktywacyjne fMRI dla placebo > psilocybiny w kontraście "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL". Niebieskie odcienie reprezentują istotnie zmniejszoną aktywację w warunku psilocybinowym pokazanym przy nieskorygowanym P < 0,001 przy szczytowym wokselu aMCC (x = 6, y = 26, z = 22). (C) Pozytywny związek między doznaniem jedności ocenionym przez kwestionariusz 5D-ASC a prawidłowa aktywacja MCC w kontraście "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL" (r = 0,53, P < 0,02, n = 21; pierwsza zmienność własna [eigenvariate]; zmiana wyniku placebo-psilocybina).

Tabela S2. Wyniki PTQ
Efekty fizyczne	Placebo	Psilocybina	wartość t	df	wartość P
Samoocena (1-9)	6,14 (1,39)	6,62 (2,13)	-0,90	20	0,38
Znaczenie istnienia (1-9)	1,76 (1,34)	1,81 (1,86)	-0,15	20	0,88
Kontrola (1-9)	7,38 (1,24)	7,71 (1,10)	-1,05	20	0,31
Przynależność (1-9)	5,00 (2,00)	5,71 (2,53)	-1,09	20	0,29
Poczucie wykluczenia (1-9)	5,12 (2,27)	3,14 (2,39)	2,71	20	0,01
Poczucie wkluczenia (1-9)	5,40 (1,71)	5,83 (2,09)	-0,77	20	0,45
Otrzymane rzuty (ISE)	0,00 (0,00)	1,67 (4,83)	-1,58	20	0,13
Otrzymane rzuty (INCL)	22,71 (9,59)	26,00 (21,53)	-0,90	20	0,38
Otrzymane rzuty (ESE)	4,53 (2,69)	8,14 (11,01)	-1,72	20	0,10
Lubienie lewego gracza (1-5)	3,90 (0,83)	4,14 (0,85)	-1,42	20	0,17
Lubienie prawego gracza (1-5)	3,62 (0,67)	3,71 (1,06)	-0,35	20	0,73
Lubiany przez lewego gracza (1-5)	3,57 (0,68)	3,76 (0,70)	-1,07	20	0,30
Lubiany przez prawego gracza (1-5)	3,38 (0,67)	3,52 (0,87)	-0,50	20	0,62
Istotne wartości P są ukazane pogrubioną czcionką. Średnie i SD są podane w nawiasach. ESE, wyraźne wykluczenie społeczne (explicit social exclusion); INCL, wkluczenie (inclusion); ISE, domniemane wykluczenie społeczne (implicit social exclusion); PTQ, kwestionariusz pozadaniowy (posttask questionnaire).

Dane fMRI

Kontrast "nie odbierania wyraźnego wykluczenia społecznego (ESE) > odbierania wkluczenia (INCL)" w warunku placebo ujawnił istotną aktywację w mózgowych regionach zainteresowania (ROIs - regions of interest) powszechnie związanych z przetwarzaniem wykluczenia społecznego: dwustronna przednia kora środkowego zakrętu obręczy (aMCC - anterior midcingulate cortex), dwustronna tylna MCC (pMCC - posterior MCC), lewa dolna kora oczodołowo-czołowa (inferior OFC), oraz dwustronny środkowy zakręt czołowy (bilateral MFG) (patrz Tabela S3 po wyniki całomózgowe). By ocenić czy wykluczenie społeczne było przetwarzane odmiennie po podaniu psilocybiny vs. placebo, porównaliśmy kontrast "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL" między warunkami placebo i psilocybiny. Aktywacja mózgu była znacznie mniej nasilona w prawej aMCC i lewym MFG dla psilocybiny vs. placebo (Ryc. 1B; po wyniki całomózgowe patrz Tabela S4). Ponieważ ukazano, że obszary te reprezentują kluczowe regiony dla przetwarzania wykluczenia społecznego, wyniki te sugerują, że podanie psilocybiny zmniejszyło przetwarzanie bólu społecznego. Nie stwierdzono żadnych istotnych różnic w aktywacji dla porównania odwrotnego (psilocybina > placebo) dla kontrastu "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL".

Tabela S3. Analiza całomózgowa w warunku placebo dla kontrastów nie odbieranie ESE > odbieranie INCL, nie odbieranie ISE > odbieranie INCL, oraz nie odbieranie INCL > odbieranie INCL
Region mózgu	półkula	x	y	z	k	t
Nie odbieranie ESE > odbieranie INCL
Przednia kora środkowego zakrętu obręczy	P	6	23	19	13	4,66*
Przednia kora środkowego zakrętu obręczy	L	0	26	19	10	4,52*
Tylna kora środkowego zakrętu obręczy	L	0	-37	43	11	4,49*
Tylna kora środkowego zakrętu obręczy	P	3	-40	43	7	4,45*
Dolna kora oczodołowo-czołowa	L	-54	35	-5	20	4,91*
Środkowy zakręt czołowy	P	48	44	7	57	5,17*
Środkowy zakręt czołowy	P	33	23	49	5	4,03
Środkowy zakręt czołowy	L	-39	44	1	13	4,97*
Środkowy zakręt czołowy	L	-24	23	52	94	6,38*
Jądro ogoniaste	P	15	2	19	6	4,35
Biegun skroniowy	P	27	5	-20	8	4,46
Zakręt wrzecionowaty	L	-39	-67	-20	5	3,95
Dolny zakręt potyliczny	P	45	-79	-8	46	4,80
Dolny zakręt czołowy	L	-48	47	-2	117	5,61
Skorupa	P	27	-16	4	64	5,55
Skorupa	L	-27	-19	4	6	4,68
Górny zakręt potyliczny	L	-15	-91	4	82	5,55
Środkowy zakręt skroniowy	L	-57	-64	-2	4	3,70
Środkowy zakręt potyliczny	L	-48	-76	4	17	4,38
Klinek	P	18	-85	7	16	4,61
Przedklinek	L	-6	-52	13	7	4,48
Górny zakręt czołowy	L	-6	65	19	19	4,38
Zakręt nadbrzeżny	P	63	-46	31	40	4,99
Płacik ciemieniowy dolny	L	-51	-46	37	43	4,55
Zakręt kątowy	L	-42	-67	37	5	3,72
Płacik okołośrodkowy	L	-15	-31	64	29	4,97
Zakręt zaśrodkowy	P	15	-34	67	11	4,73
Nie odbieranie ISE > odbieranie INCL
Przednia kora środkowego zakrętu obręczy	L	-3	20	22	93	5,17*
Przedkolanowa kora przedniego zakrętu obręczy	P	3	47	19	82	5,54*
Tylna kora środkowego zakrętu obręczy	L	0	-40	40	19	4,39*
Tylna kora środkowego zakrętu obręczy	P	3	-43	37	9	4,12
Środkowy zakręt czołowy	L	-18	23	49	54	3,94
Środkowy zakręt czołowy	P	48	44	10	4	3,96
Górny zakręt czołowy	L	-21	50	25	7	4,37
Dolny zakręt czołowy	L	-48	38	4	36	5,42
Dolny zakręt czołowy	P	48	35	13	21	4,46
Biegun skroniowy	P	33	17	-26	6	4,78
Środkowy zakręt skroniowy	L	-57	-46	-8	56	5,22
Klinek	L	-15	-91	4	19	4,53
Przedklinek	L	-6	-58	22	85	4,50
Zakręt zaśrodkowy	L	-48	-10	19	7	3,92
Zakręt zaśrodkowy	P	30	-28	64	7	4,22
Zakręt przedśrodkowy	P	18	-31	67	43	4,29
Zakręt kątowy	L	-45	-70	34	109	5,29
Nie odbieranie INCL > odbieranie INCL
Podkolanowa kora przedniego zakrętu obręczy	L	0	20	-8	8	5,28*
Przedkolanowa kora przedniego zakrętu obręczy	L	-3	44	13	7	4,16
Tylna kora środkowego zakrętu obręczy	L	0	-40	43	8	4,19
Środkowy zakręt czołowy	P	48	47	7	8	4,76
Środkowy zakręt czołowy	L	-21	29	43	11	3,92
Dolna kora oczodołowo-czołowa	L	-51	29	-5	8	4,00
Środkowa kora oczodołowo-czołowa	P	6	50	-5	5	3,97
Górny zakręt czołowy	L	-15	38	49	102	5,08
Górny zakręt czołowy	P	27	23	55	25	4,41
Biegun skroniowy	L	-39	14	-26	17	4,02
Górny zakręt skroniowy	L	-45	-1	-11	12	4,68
Dolny zakręt skroniowy	P	51	-70	-5	21	4,47
Środkowy zakręt skroniowy	L	-60	-46	-8	24	4,84
Środkowy zakręt skroniowy	L	-57	-61	-2	26	4,41
Środkowy zakręt skroniowy	P	54	-58	16	26	4,56
Zakręt ostrogowy	P	18	-88	4	81	5,06
Górny zakręt potyliczny	L	-12	-91	4	86	6,22
Górny zakręt przyśrodkowy	P	6	56	10	80	4,84
Przedklinek	L	-6	-58	16	5	3,84
Zakręt kątowy	L	-42	-67	31	42	4,54
Zakręt kątowy	L	-39	-73	40	5	4,52
Górny płacik ciemieniowy	P	30	-67	55	13	4,93
Płacik okołośrodkowy	L	-9	-31	76	20	5,28
Próg statystyczny: P < 0,001 (nieskorygowane), k > 3; *P < 0,05, FWE po SVC. Podane są koordynaty MNI wokseli szczytowych dla każdego klastera. ESE, wyraźne wykluczenie społeczne (explicit social exclusion); FWE, błąd rodzinowy (family-wise error); INCL, wkluczenie (inclusion); ISE, domniemane wykluczenie społeczne (implicit social exclusion); MNI, Montrealski Instytut Neurologiczny (Montreal Neurological Institute); SVC, korekta małoobjętościowa (small-volume correction).

Efekty właściwe kontekstowi (33) zostały zbadane przez obliczenie kontrastu "nie odbieranie INCL > odbieranie INCL". Kontrast ten ujawnił istotną aktywację w lewym podkolanowym ACC dla placebo (Tabela S3). Ten sam kontrast ukazał brak istotnych różnic w aktywacji dla podania psilocybiny vs. placebo (Tabela S4), wskazując, że psilocybina nie moduluje istotnie przetwarzania "nie otrzymywania piłki" poza kontekstem wykluczenia. Ponownie, nie stwierdzono istotnych różnic w aktywacji dla porównania psilocybina > placebo dla kontrastu "nie odbieranie INCL > odbieranie INCL".

Tabela S4. Analizy całomózgowe dla porównania placebo > psilocybina dla kontrastów nie odbieranie ESE > odbieranie INCL, nie odbieranie ISE > odbieranie INCL, i nie odbieranie INCL > odbieranie INCL
Region mózgu	Półkula	x	y	z	k	t
Nie odbieranie ESE > odbieranie INCL
Przednia kora środkowego zakrętu obręczy	P	6	26	22	34	5,79*
Przednia kora środkowego zakrętu obręczy	L	0	23	22	13	3,91
Środkowy zakręt czołowy	L	-27	44	7	27	4,98*
Środkowy zakręt czołowy	L	-24	29	49	33	4,71
Środkowy zakręt czołowy	L	-33	59	7	8	3,83
Środkowy zakręt czołowy	L	-27	-1	67	52	4,68
Środkowy zakręt czołowy	P	30	-4	64	18	4,22
Jądro ogoniaste	L	-9	20	-8	6	3,93
Środkowy zakręt skroniowy	P	54	-61	13	26	4,01
Środkowy zakręt skroniowy	P	33	58	13	20	5,03
Środkowy zakręt skroniowy	L	57	64	1	37	4,15
Wzgórze	P	21	28	1	21	5,34
Skorupa	P	30	16	10	11	4,00
Zakręt nadbrzeżny	P	57	-43	34	22	5,23
Płacik ciemieniowy dolny	L	-54	-43	46	18	4,09
Płacik ciemieniowy dolny	P	45	-37	46	15	4,45
Zakręt zaśrodkowy	L	-48	-31	52	15	4,07
Nie odbieranie ISE > odbieranie INCL
Przedkolanowa kora przedniego zakrętu obręczy	L	0	47	16	8	4,33*
Przednia kora środkowego zakrętu obręczy	P	6	29	22	35	5,69*
Przednia kora środkowego zakrętu obręczy	L	0	23	25	12	4,15
Tylna kora środkowego zakrętu obręczy	L	0	-40	43	26	5,19*
Tylna kora środkowego zakrętu obręczy	P	3	-40	43	7	4,42*
Środkowy zakręt czołowy	L	-33	44	25	5	4,08
Środkowy zakręt czołowy	P	30	17	55	6	4,24
Przedklinek	P	24	-55	43	5	3,99
Przedklinek	P	33	-70	40	6	3,98
Zakręt wrzecionowaty	L	-45	-61	-17	4	3,90
Środkowy zakręt skroniowy	P	57	-64	-2	149	5,76
Środkowy zakręt potyliczny	L	-48	-73	1	96	5,79
Wzgórze	P	21	-31	7	10	4,07
Zakręt ostrogowy	L	0	-94	13	10	5,46
Zakręt ostrogowy	L	-12	-52	10	39	5,10
Górny zakręt skroniowy	P	36	-52	13	49	4,79
Górny zakręt skroniowy	P	66	-31	19	11	5,59
Płacik ciemieniowy dolny	L	-51	-22	28	194	5,57
Górny płacik ciemieniowy	L	-30	-64	49	13	4,30
Nie odbieranie INCL > odbieranie INCL
Środkowy zakręt czołowy	L	-30	14	58	6	4,45
Dolny zakręt potyliczny	P	39	-85	-8	17	4,71
Środkowy zakręt skroniowy	L	-48	-70	10	29	4,36
Górny zakręt czołowy	L	-21	5	70	4	3,92
Próg statystyczny: P < 0,001 (nieskorygowane), k > 3; *P < 0,05, FWE po SVC. Podane są koordynaty MNI szczytowych wokseli dla każdego klastera. ESE, wyraźne wykluczenie społeczne (explicit social exclusion); FWE, błąd rodzinowy (family-wise error); INCL, wkluczenie (inclusion); ISE, domniemane wykluczenie społeczne (implicit social exclusion); MNI, Montrealski Instytut Neurologiczny (Montreal Neurological Institute); SVC, korekta małoobjętościowa (small-volume correction).

Związek między przetwarzaniem wykluczenia społecznego a efektami subiektywnymi

Analiza korelacji została przeprowadzona do ocenienia związku między różnicą między warunkami placebo > psilocybina w (i) reakcjach BOLD na kontrast "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL" w prawej MCC i lewym MFG, oraz (ii) w subiektywnych efektach leku (5D-ASC, PANAS) i pozycjach PTQ. Stwierdzono istotną korelację pozytywną między różnicą w aktywacji w prawej MCC a skalą 5D-ASC "doznanie jedności" w warunku psilocybiny (r = 0,53, P < 0,02; Ryc. 1C). Nie zaobserwowano innych istotnych korelacji między reakcjami BOLD a subiektywnymi efektami leku (wszystkie P > 0,08), i nie stwierdzono istotnych korelacji między różnicami w reakcjach BOLD a różnicami w wynikach PANAS lub pozycjach PTQ (wszystkie P > 0,1).

Związek między przetwarzaniem wykluczenia społecznego a stężeniami metabolitów

Aktywacja regionu mózgu po leczeniu psilocybiną była istotnie zmniejszona w odpowiedzi na kontrast "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL" w aMCC, i pokrywała się z wokselem grzbietowego ACC (dACC) ustalonego dla pozyskania MRS (Ryc. 2A). By zbadać związek między różnicami wywołanymi psilocybiną w przetwarzaniu wykluczenia społecznego a stężeniem metabolitowym, obliczono analizy korelacyjne dla różnicy aktywności między warunkiem placebo i psilocybiny w wokselu dACC zastosowanym dla pomiaru MRS i skorygowanego linią bazową stężenia metabolitowego w warunku psilocybiny jak również dla stężeń metabolitowych w uzupełniającym pomiarze psilocybiny. Istotną korelację otrzymano między aktywnością w wokselu dACC obliczoną dla kontrastu "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL" i skorygowaną linią bazową stężenia asparaginianu (Asp) (r = 0,80, P < 0,001, n = 19; Ryc. 2B). Kongruentnie, istotną korelację zaobserwowano między stężeniem Asp w uzupełniającym pomiarze psilocybiny a aktywnością w wokselu dACC (r = -0,56, P < 0,02, n = 19). Żadne istotne korelacje nie zostały stwierdzone dla innych skorygowanych linią bazową lub uzupełniających stężeń metabolitowych (wszystkie P > 0,17). Po dane i dopasowane pomiary jakościowe patrz Wyniki SI, Jakość Danych MRS i Ryc. S3.

Ryc. 2. (A) Nakładanie się aktywacji dla placebo > psilocybiny w kontraście "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL" i woksela ustalonego dla nabycia MRS (czerwony kwadrat). Odcienie niebieskie reprezentują istotnie zmniejszoną aktywację w warunku psilocybinowym przedstawionym przy nieskorygowanym P < 0,001. (B) Pozytywny związek między reakcjami BOLD w kontraście "nie odbieranie ESE > odbieranie INCL" (pierwsza zmienność własna [eigenvariate] wyekstraktowana z dACC ROI ustalonego dla pozyskania MRS; zmiana wyniku placebo-psilocybina) a zmianą w stężeniu Asp (od linii bazowej do uzupełnienia) w warunku psilocybinowym (r = 0,80, P < 0,001, n = 19).

Ryc. S3. Dwuwymiarowe dane JPRESS jednego przykładowego uczestnika, dopasowanie Profit2, pozostałość dopasowania, oraz komponent Asp.

Omówienie

Niniejsze badanie zastosowało podejście wielomodalnego obrazowania mózgu by ukazać, że przetwarzanie bólu społecznego jest zmniejszone po stymulowaniu receptora 5-HT_2A/1A psilocybiną; ponadto, ta zmniejszona odpowiedź na wykluczenie społeczne obejmowała zmiany w obręczowych stężeniach asparaginianu i zmiany w doznawaniu siebie. W zgodzie z poprzednimi badaniami wykluczenia społecznego i odrzucenia^{28, 29, 33-35; po przeglądy patrz odn. 27 i 36}, wykazaliśmy, że doświadczenia społecznego wykluczenia vs. wkluczenia w warunku placebo obejmowały aMCC, pMCC, MFG, i dolną OFC. Te obszary mózgu są powszechnie związane z odczuciami wykluczenia. Co ważne, stymulacja receptora 5-HT_2A/1A psilocybiną istotnie zmniejszyła aktywację aMCC i MFG w reakcji na wykluczenie społeczne. Region aMCC, zwany również dACC^{17, 37}, reprezentuje kluczowy region w przetwarzaniu wykluczenia społecznego^{17, 36}. W szczególności, aktywacja dACC jest związana z doświadczeniami strachu i niepokoju, dystresu emocjonalnego, i bólu społecznego^{17, 29, 37}. Zgodnie z tymi obserwacjami, obecne wnioski silnie sugerują, że psilocybina zmniejsza doświadczanie bólu społecznego. Ponadto, kora czołowa również odgrywa regulacyjną rolę w przetwarzaniu wykluczenia społecznego^{29, 38}. Dokładniej, aktywacja w MFG może prowadzić do zahamowania afektywnego dystresu i bólu społecznego^{29, 39}. Ponieważ psilocybina zdaje się zmniejszać uczucie afektywne po odrzuceniu społecznym, zmniejszony sygnał BOLD w MFG obserwowany tu po podaniu psilocybiny prawdopodobnie wynikał ze zmniejszonej potrzeby blokowania stresujących doświadczeń.

Tutaj, domniemane wykluczenie społeczne pokrewne wkluczeniu znacząco pozyskało aMCC, pMCC, i brzuszne ACC w warunku placebo. Aktywacja w MFG nie była istotna dla ISE, przeciwnie do ESE. Wynik ten wspiera poprzednie wnioski ukazujące podwyższoną aktywność ACC, lecz nie reakcje samoregulacyjne, w obszarach czołowych dla ISE²⁹. Leczenie psilocybiną zredukowało reakcję na ISE w aMCC, pMCC, i w brzusznym ACC, sugerując, że psilocybina zmniejsza reakcje na wykluczenie społeczne nawet w ukrytym, i dlatego być może subtelniejszym, kontekście. By zbadać czy wywołane psilocybiną zmiany w neuralnych reakcjach na wydarzenie "nie otrzymywania piłki" są przypisane do tego konkretnego zdarzenia czy zamiast tego są uwrażliwione na kontekst gry, przeanalizowaliśmy także kontrast "nie otrzymanie > otrzymanie piłki" podczas gdy uczestnicy byli zaangażowani w grę³³. Zgodnie z poprzednim badaniem stosującym analizę związaną z wydarzeniem do paradygmatu Cyberball³³, kontrast ten pozyskał podkolanowe ACC w warunku placebo. Jednakże, nie znaleziono żadnych istotnych różnic między placebo a psilocybiną dla tego kontrastu, wskazując, że psilocybina moduluje reakcję na "nie otrzymanie piłki" tylko w warunkach, w których uczestnik jest aktualnie wykluczony z gry, potwierdzając interpretację, że stymulacja receptora 5-HT_2A/1A psilocybiną osłabia najwyraźniej bolesną reakcję afektywną na odrzucenie społeczne.

W zgodzie ze zmniejszoną reakcją neuralną na wykluczenie społeczne, uczestnicy sprawozdali, że czuli się mniej wykluczeni w warunku psilocybiny vs. placebo na PTQ. Jednakże, inne wskaźniki (np. samoocena, znaczenie istnienia, kontrola, wkluczenie, przynależność, i upodobanie) nie były istotnie zmienione przez psilocybinę; sugeruje to, że stymulacja receptora 5-HT_2A/1A pośredniczona psilocybiną może w szczególności zmniejszyć poczucie bycia wykluczonym, na które najwyraźniej nie mają wpływu inne parametry społeczne. Dodatkowo, nie stwierdzono istotnych różnic między warunkami placebo i psilocybinowym dla oceny otrzymanych rzutów, co wskazuje, że uczestnicy byli równie świadomi wykluczenia w obu warunkach leczniczych. Dlatego, obniżona reakcja na wykluczenie społeczne jest mało prawdopodobna ze względu na spadek troski o wykluczenie.

W niniejszym badaniu, zmiany wywołane psilocybiną na 5D-ASC oraz zwiększone wyniki dla podstawowego nastroju pozytywnego były generalnie podobne do tych zaobserwowanych w poprzednich badaniach stosujących porównywalne dawki lekowe^{10, 22}. Niskie oceny na skali "niepokoju" z 5D-ASC (średni wynik: 7,5%, maksymalny wynik 46%) są zgodne z poprzednimi badaniami sugerującymi, że nawet podczas szczytowych efektów psilocybina jest dobrze tolerowana i rzadko wytwarza głęboki lub psychotyczny niepokój w kontrolowanym otoczeniu klinicznym u zdrowych badanych¹³. Ponadto, wywołane psilocybiną zmniejszenie aktywności w dACC w reakcji na wykluczenie społeczne ukazało istotne korelacje z wynikami dla poczucia jedności. Skala poczucia jedności z 5D-ASC obejmuje pozycje oceniające zmiany w poczuciu siebie/własnych granic, takich jak odczucia bycia połączonym i/lub jednym z otoczeniem⁴⁰. Korelacja między doświadczeniem jedności a przetwarzaniem bólu społecznego może wskazywać, że zmiany w poczuciu siebie po podaniu psilocybiny są ważne dla zmian w przetwarzaniu interakcji społecznej, przydając empirycznych dowodów dla poglądu, że koncepcje siebie i innych są ściśle powiązane⁴¹, co sugeruje, że poczucie siebie może gruntownie wpływać na doświadczanie relacji interpersonalnych.

Wywoływane psilocybiną odczucia połączenia z, i osadzenia w środowisku, mogą również prowadzić do zintensyfikowanego związku między sobą a innymi ludźmi, a także do silniejszej identyfikacji oraz empatycznego spotkania z innymi. Uczucie to może towarzyszyć zmniejszeniu inklinacji egocentrycznej a w konsekwencji przedstawić negatywne doświadczenia bardziej znośnymi. Interpretacja ta jest również wsparta poprzednimi badaniami sprawozdającymi, że ACC jest szczególnie zaangażowana w reprezentacje siebie/innych i teorię umysłu⁴². Ponadto, pośredniczone psilocybiną uczucie bycia osadzonym w środowisku może być nawet korzystne w oprawach terapeutycznych, wspierając relację między pacjentem a terapeutą, i ułatwiając omawianie bolesnych doświadczeń w opiekuńczym i bezpiecznym otoczeniu. W przeciwieństwie do wcześniejszej pracy badającej wpływ psilocybiny na negatywne bodźce niespołeczne¹⁰, niniejsze dane nie ujawniają żadnych istotnych związków między odpowiedziami BOLD a wykluczeniem społecznym lub nastrojem. Dlatego, modulacje przetwarzania interakcji społecznej mogą być w większości niezależne od wywołanych psilocybiną wzrostów nastroju pozytywnego.

By dalej zbadać neurochemiczne podłoża przetwarzania odmienionego wykluczenia społecznego, zmiany w stężeniach metabolitów otrzymane przez pomiary ¹H-MRS skorelowano ze zmianami w odpowiedziach sygnału BOLD na wykluczenie społeczne. Analizy te ukazały, że zmniejszenie zawartości Asp między linią bazową (przed podaniem leku) a uzupełnieniem (warunek psilocybinowy, zmierzony po ukończeniu przez badanych zadania Cyberball) było istotnie skorelowane ze zmniejszonym sygnałem BOLD w dACC w reakcji na wykluczenie społeczne (warunek psilocybina vs. placebo). Nawet jeśli złożony wzór rezonansu Asp ukazujący nakładanie się z różnymi innymi metabolitami jest trudny do oszacowania in vivo MRS, zastosowane nabycie JPRESS wraz z dopasowywaniem Profit2 pozwoliło na kwantyfikację Asp z CRLB wynoszącym około 6% i niskim SD, wskazując na dobrą i jednorodną jakość danych. Razem, odkrycia te mogą wskazywać, że zmiany w poziomach Asp są związane z przetwarzaniem bólu społecznego.

Glutaminian (Glu) i Asp są obecne w wysokich stężeniach w centralnym układzie nerwowym; oba mają pobudzeniowy wpływ na neurony, przy Asp preferencyjnie aktywującym receptory NMDA⁴³. Ponadto, funkcjonalnie lub farmakologicznie indukowane zmiany w neurotransmisji i metabolizmie energii mózgu leżące u podstaw pochodzenia sygnału BOLD są związane ze zmianami stężeń Glu i Asp w wyniku zwiększonego wskaźnika czółenka jabłczanowo-asparaginianowego, które jest związane ze zwiększonym przepływem w cyklu kwasu trójkarboksylowego^{44, 45}. Co ciekawe, strukturalnie pokrewny psychotropowy agonista 5-HT_2A/1A, dietyloamid kwasu lizergowego, zwiększa zewnątrzkomórkowe środkowo przedczołowe uwalnianie Glu oraz aktywność przedczołowych komórek piramidowych u gryzoni^{46, 47}. Jednakże, w naszym badaniu, redukcje BOLD na wykluczenie społeczne w dACC były związane wyłącznie ze zmianami w zawartości Asp, i nie stwierdzono korelacji ze zmianami w stężeniach Glu. Stąd też, interpretacja naszych wniosków pozostaje nieco spekulatywna, ponieważ wpływ psilocybiny na uwalnianie Asp jest obecnie nowością i nie został jeszcze sprawozdany w badaniach na zwierzętach i na ludziach, i dlatego wymaga dalszego prześledzenia. Ponieważ pozasynaptyczne i wewnątrzsynaptyczne pule Asp i Glu nie mogą być odróżnione obrazowaniem spektroskopowym, nie można wyciągnąć żadnych ogólnych wniosków ze stężenia metabolitów na proces neurotransmisji. Jednakże, ostatnie badania konsekwentnie sprawozdały małe zmiany stężenia mleczanu, Glu, Asp, i glukozy w korze człowieka podczas przedłużonej stymulacji^{48, 49}. Pozytywne relacje liniowe między reakcjami BOLD i metabolicznymi w obecności pobudzeniowych sygnałów zmysłowych mogą być znalezione dla Glu i stężenia mleczanu⁴⁸. W przeciwieństwie do tego, odwrotne korelacje między reakcjami BOLD a pomiarami MRS zostały stwierdzone dla stężeń GABA^{48, 50, 51}. Zgodnie z tymi ustaleniami, argumentujemy na rzecz powstającej ramy koncepcyjnej by zinterpretować wyniki obrazowania multimodalnego łącznie ze zmianami w stężeniach metabolitów i sygnałach BOLD pod względem energetyk mózgu i neurotransmisji. Ponadto, ostatnie badania zaproponowały istnienie transkomórkowego szlaku Asp neuron-astrocyt, wymaganego do syntezy astrocytu Glu i dalszego utworzenia glutaminy⁵². W związku z tym związek między zmniejszonymi poziomami Asp, zredukowanymi reakcjami BOLD, a bólem społecznym może wskazywać na możliwą rolę glejowego metabolizmu Glu w przetwarzaniu sygnałów bólu społecznego w dACC. Podsumowując, potrzebne będą dalsze badania by potwierdzić hipotetyczne powiązania funkcjonalne między poziomami Asp a reakcjami BOLD, które obserwowaliśmy w naszym badaniu.

Zgodnie z naszą wiedzą, obecne badanie reprezentuje pierwsze podejście do multimodalnego obrazowania mózgu by zbadać neurofarmakologiczne podstawy przetwarzania wykluczenia społecznego, a zwłaszcza wpływu stymulacji receptora 5-HT na negatywne interakcje społeczne. Dowody z badań na zwierzętach sugerują, że układ opioidowy może podobnie uczestniczyć w doświadczaniu bólu i dystresu w reakcji na separację matczyno-niemowlęcą⁵³. Ponadto, kolejne badanie ukazało, że przewlekłe podawanie analgetycznego acetaminofenu zredukowało neuralne reakcje na odrzucenie społeczne w dACC i wyspie przedniej, lecz nie samosprawozdawany dystres społeczny po wykluczeniu⁵⁴. Jednakże, dokładny mechanizm działania acetaminofenu wciąż jest niejasny. Dodatkowe analizy behawioralne sugerują, że oksytocyna nie buforuje doświadczania bólu społecznego po odrzuceniu społecznym⁵⁵. Ponadto ostatnia praca⁵⁶, stwierdziła, że podanie 3,4-metylenodioksymetamfetaminy (MDMA), 5-HT, dopaminy, oraz środka uwalniającego norepinefrynę/inhibitora wychwytu zwrotnego⁵⁷, zmniejszyło wpływ wykluczenia społecznego na nastrój i samoocenę, lecz nie na pomiary fizjologiczne. Autorzy zaproponowali, że MDMA selektywnie zmniejszyło postrzeganą intensywność odrzucenia, jak wskazują zwiększone szacunki otrzymanych rzutów w warunku wykluczenia. Dlatego, zważywszy że MDMA wydaje się wpływać na percepcję wykluczenia społecznego, psilocybina może faktycznie zmniejszyć doznawanie samego bólu społecznego bez istotnego wpływania na świadomość bycia wykluczonym. Obecne badanie stanowi zatem pierwszą wskazówkę dla naszej wiedzy, że stymulacja systemu receptorów 5-HT_2A/1A może regulować przetwarzanie i doświadczanie bólu społecznego. Wyniki są zgodne z poprzednimi raportami sugerującymi, że układ 5-HT odgrywa rolę w regulacji emocjonalnej^{10, 20, 21}, i może również mieć znaczenie dla poznawania i zachowania społecznego^{11, 12}; wspierają one również wcześniejsze badania, ukazujące, że receptory 5-HT_2A są wysoce wyrażone w przedczołowych obszarach mózgu i podkreślają znaczenie tych receptorów dla przedczołowych funkcji mózgu⁵⁸. Biorąc pod uwagę, że większość poprzednich badań badających rolę 5-HT w przetwarzaniu społecznym przeprowadzono przy użyciu selektywnych inhibitorów wychwytu zwrotnego serotoniny aby zwiększyć poziomy 5-HT, niniejsze badanie poszerza te wnioski ukazując, że bezpośrednia stymulacja receptora przyczynia się do modulacji poznania społecznego. Ponadto, nasza praca podkreśla znaczenie układu receptora 5-HT_2A/1A nie tylko w postrzeganiu, lecz także w faktycznym doświadczaniu spotkań towarzyskich, jak wskazuje interaktywna natura paradygmatu Cyberball²⁷.

Multimodalne podejście do obrazowania mózgu zastosowane w tym badaniu oferuje możliwość zbadania procesów neurobiologicznych leżących u podstaw doświadczania bólu społecznego. Nasze wnioski wskazują, że psilocybina działa na obszary mózgu związane z doświadczaniem bólu społecznego poprzez zmiany w metabolizmie Glu/Asp. Aktualne wyniki należy interpretować mając na uwadze następujące ograniczenie - mianowicie, że wyniki badań farmakologicznego MRI mogą być podatne na wpływ leku na mózgową wazoaktywność⁸. Jednakże, dwa poprzednie badania fMRI na temat działania psilocybiny nie stwierdziły wpływu nieneuralnych zmian fizjologicznych lub samej psilocybiny na układ naczyniowy mózgu^{10, 16}. Ponadto, psilocybina okazała się zmniejszać sygnał BOLD w dACC podczas stanu spoczynku¹⁶. Jest zatem możliwe, że zmniejszenie sygnału BOLD w dACC sprawozdane w niniejszym badaniu może odnosić się do ogólnego zmniejszenia aktywności neuronalnej w tym obszarze; jednakże, jest mało prawdopodobne rozważenie, iż nie stwierdzono spadku sygnału BOLD dla kontrastu "nie otrzymujących INCL > otrzymujących INCL" po podaniu psilocybiny w porównaniu z placebo, co wskazuje, że zmniejszona reakcja BOLD jest związana z kontekstem wykluczenia. Ponadto, sprzeczne wyniki zostały uzyskane pomiędzy PET a fMRI dotyczące aktywności stanu spoczynku w ACC po podaniu psilocybiny, przy poprzednim badaniu ukazującym wzrosty w metabolizmie glukozy w dACC PET¹⁸. Jednakże obecne badanie opisuje zmiany w aktywności regionów mózgu, które są właściwe zadaniu i polegają na kontrastach między dwoma warunkami tego zadania. Dlatego nie możemy wyciągnąć żadnych wniosków na temat ogólnego wzrostu lub zmniejszenia aktywności neuronalnej w ACC po podaniu psilocybiny.

Podsumowując, obecne wyniki sugerują, że stymulacja receptora 5-HT_2A/1A przez psilocybinę osłabia przetwarzanie bólu społecznego, być może równolegle ze zmianami w metabolizmie i uwalnianiu Glu/Asp. Ponadto, stymulacja receptora jest również związana ze zmianami w przetwarzaniu siebie, zwłaszcza z odczuciami bycia połączonym ze środowiskiem. Wielokrotnie ukazywano, że więzy społeczne mają kluczowe znaczenie dla zdrowia fizycznego i psychicznego^{59, 60}, a pacjenci psychiatryczni często spotykają się z odrzuceniem społecznym⁶¹. Dodatkowo, dostrzegana izolacja społeczna ma negatywny wpływ na poznanie społeczne i ogólne, często prowadząc do negatywnych interakcji społecznych i błędnego koła odrzucenia społecznego⁶². Pacjenci cierpiący na ciężkie zaburzenie depresyjne przejawiają nabywanie i przetwarzanie informacji, które mają skłonność ku bodźcom negatywnym, co występuje głównie w rozwoju i utrzymywaniu depresji ⁶³. Ta negatywna skłonność emocjonalna jest powiązana inter alia ze zmianami funkcjonalnymi w ACC i w czołowych obszarach mózgu⁶³. Dlatego niniejsze badanie potwierdza raporty sugerujące, że psilocybina może mieć właściwości antydepresyjne^{10, 16}, być może poprzez łagodzenie negatywnej skłonności emocjonalnej^{10, 20, 21}. Na koniec, obecne wyniki pokazują, że psilocybina może normalizować przetwarzanie negatywnej interakcji społecznej w zaburzeniach charakteryzujących się podwyższoną wrażliwością na odrzucenie poprzez dostosowanie dACC i czołowej aktywności mózgu, oraz poprzez zmiany w samo-przetwarzaniu. Jednakże, ponieważ badanie to zostało przeprowadzone u zdrowych ochotników, musi być interpretowane z uwzględnieniem ograniczenia, że wyniki mogą nie bezpośrednio przekładać się na pacjentów psychiatrycznych z doświadczeniami poważnego wykluczenia społecznego, takimi jak pacjenci schizofreniczni³.

Zrozumienie neuronowych i biochemicznych podstaw doświadczeń odrzucenia jest ważne dla zwiększenia naszej wiedzy na temat procesów społecznych i emocjonalnych i jest kluczowe dla leczenia warunków zależnych od czynników społecznych^{3, 35, 54}. Dlatego nasze odkrycia mogą pomóc w zmniejszeniu luki w wiedzy, która hamuje rozwój farmakoterapii dla deficytów socjokognitywnych w zaburzeniach psychiatrycznych. Obecne wyniki mogą również podkreślić wkład podtypów receptora 5-HT_2A/1A oraz systemu Glu/Asp w regulację funkcjonowania społecznego, oraz ich użyteczność jako potencjalnych celów w zarządzaniu upośledzeniami socjokognitywnymi.

Metody

Uczestnicy badania

W analizie statystycznej uwzględniono dane od 21 zdrowych uczestników (n = 12 mężczyzn i 9 kobiet; średnia wieku = 26,48 l; SD = 4,76 l; zakres = 20-37 l). Po więcej szczegółów, patrz Metody SI. Dane MRS dwóch badanych zostały wykluczone w odpowiednich analizach z powodu przedwczesnego zakończenia pozyskiwania MRS. Badani otrzymali pisemne i ustne opisy procedur badawczych, a także szczegóły dotyczące wpływu i możliwych ryzyk związanych z leczeniem psilocybiną. Przed udziałem w badaniu wszyscy uczestnicy przedstawili oświadczenia świadomej zgody na piśmie zgodnie z Deklaracją Helsińską. Szwajcarski Federalny Urząd Zdrowia Publicznego, w Bern, w Szwajcarii, zezwolił na zastosowanie psilocybiny u ludzi, a badanie zostało zatwierdzone przez Kantonową Komisję Etyki w Zurychu.

Projekt badania

Badanie to zostało opracowane jako randomizowane, podwójnie zaślepione, kontrolowane placebo, badanie wewnątrzosobnicze. Badani otrzymali albo placebo (maltoza) albo doustnie psilocybinę (0,215 mg/kg) na dwóch odrębnych sesjach oddzielonych o co najmniej 10 dni. Wybrano dawkę 0,215 mg/kg na podstawie poprzednich badań ukazujących, że jest ona dobrze tolerowana u zdrowych badanych¹³ i łagodzi przetwarzanie negatywnych bodźców emocjonalnych²⁰. Po szczegóły patrz Metody SI.

Zadanie Cyberball

W trakcie fMRI, uczestnicy przechodzili interaktywną wirtualną grę rzucania piłki zwaną Cyberball, która symuluje interaktywne doświadczenie realnego wykluczenia społecznego ²³. Po szczegóły patrz Metody SI oraz Ryc. S4. Krótko mówiąc, uczestnicy rozegrali trzy rundy Cyberball podczas oddzielnych skanów fMRI, każdy reprezentujący jeden z poniższych warunków: (i) ISE, gdzie uczestnicy byli informowani, że z powodu trudności technicznych nie można było ustanowić połączenia internetowego, lecz mogli oni obserwować grę innych uczestników; (ii) INCL, gdzie uczestnikom powiedziano, że byli połączeni i mogli się przyłączyć do innych graczy; oraz (iii) ESE, gdzie uczestnicy otrzymali pięć rzutów a następnie zostali wykluczeni z gry (tj., inni gracze przestali rzucać piłkę do uczestnika przez pozostałą część skanu). Natychmiast po sesji skanowania, uczestnicy wypełniali PTQ. Po szczegóły patrz Metody SI.

Ryc. S4. Zobrazowanie zadania Cyberball (przebieg wkluczenia i wyraźnego wykluczenia społecznego). Uczestnicy byli informowani o stanie połączenia na górze ekranu, który wyświetlał "NIE jesteś połączony" podczas przebiegu bezwarunkowego wykluczenia społecznego; widzieli także zdjęcia i imiona innych graczy, a także własne imię i zdjęcie na dole ekranu.

Pozyskanie i wstępne przetwarzanie danych MRI

Dane MRI zostały pozyskane przy użyciu skanera do całego ciała Philips Achieva 3.0T (Philips Healthcare). Podjęto starania, aby zapewnić komfort uczestników badania na łóżku skanera. W tym celu, protokół badawczy wykorzystał nadmuchiwane poduszki Multipad (Pearltec). Do zebrania danych fMRI została użyta 32-kanałowa tylko odbiorcza cewka sfazowanego szyku do głowy (ang. 32-channel receive-only phased-array head coil) oraz równoległa technologia transmisji częstotliwości radiowej MultiTransmit. Po więcej szczegółów patrz Metody SI. Do zebrania danych MRS została użyta nadawczo-odbiorcza cewka klatkowa przepuszczanego szyku do głowy (ang. birdcage transmit-receive passed-array head coil) z maksymalnym B1 = 20 µT. Zatem badani byli repozycjonowani w różnych cewkach między skanami MRS a fMRI by uzyskać optymalną jakość danych dla różnych modalności. Podczas pomiarów ¹H-MRS, uczestnicy nie byli zaangażowani w zadanie, zamiast tego zostali poinstruowani, by leżeć jak najbardziej nieruchomo w skanerze. Do planowania wokselowego użyto obrazu ważonego-T1 o wysokiej rozdzielczości izotropowej 1-mm3. Ustalono maksymalne echo protokołu⁶⁴ J-resolved ¹H-MRS do pozyskania widma z anatomicznego ROI z 32 (AP) × 21 (RL) × 24 (FH) mm³ w dACC. ROI został wybrany na podstawie poprzedniej pracy podkreślającej rolę ACC w poznaniu społecznym¹⁷, jak również w zmianach w perfuzji mózgu i metabolizmie glukozy po podaniu psilocybiny wykrytych przy pomocy PET¹⁸. Zmierzone dane zostały określone ilościowo za pomocą oprogramowania Profit2⁶⁵ aby umożliwić wykrycie do 18 różnych metabolitów (N-acetylaspartanu, kreatyny, choliny, mioinozytolu, glutaminianu, glutaminy, N-acetylaspartyloglutaminianu, kwasu gamma-aminomasłowego, glukozy, mleczanu, scylo-inozytolu, tauryny, glicyny, glutationu, fosfoetanolaminy, asparaginianu, askorbinianu, oraz octanu). Po szczegóły, patrz Metody SI.

Analiza statystyczna

Kwestionariusze i efekty fizyczne

W celu analizy wskaźników 5D-ASC zostały przeprowadzone powtórzone pomiary ANOVA z leczeniem (placebo vs. psilocybina) i skalą jako czynnikami wewnątrzobiektowymi. Do analizy wskaźników PANAS wprowadzony został czas (przedlekowe podanie vs. polekowe podanie) jako dodatkowy czynnik wewnątrzobiektowy. Do przeanalizowania pozycji PTQ a także pulsu i systolicznego/diastolicznego ciśnienia krwi zostały zastosowane sparowane testy-t. Istotne efekty główne lub interakcje zostały prześledzone przy pomocy porównań parowych stosujących korektę Bonferroniego i proste analizy efektów głównych, odpowiednio. Potwierdzające porównania statystyczne wszystkich danych zostały przeprowadzone z poziomem istotności P < 0,05 (test dwuczynnikowy). Analizy zostały przeprowadzone przy użyciu oprogramowania IBM SPSS Statistics 21 (IBM). Po szczegóły, patrz Metody SI.

Dane fMRI

Obrazy fMRI zostały przeanalizowane przy użyciu ogólnego modelu liniowego zaimplementowanego w pakiecie oprogramowania SPM8 oraz modelu związanego ze zdarzeniem³³. Po szczegóły, patrz Metody SI.

Analizy korelacji

Analizy korelacji zostały przeprowadzone w celu dalszego zbadania związku między wywołanymi psilocybiną różnicami w przetwarzaniu wykluczenia społecznego a efektami subiektywnymi. Ponadto przebadany został związek między różnicami w przetwarzaniu wykluczenia społecznego i w zmianie stężeń metabolitów po placebo-psilocybinie. Po szczegóły, patrz Metody SI.

Podziękowania

Badanie zostało wsparte dotacjami z Instytutu Badawczego Hefftera i Szwajcarskiej Fundacji Neuromatrix.

Informacje uzupełniające

Wyniki SI

5D-ASC

Aby przetestować potencjalne efekty porządku w odniesieniu do kolejności podawania substancji, wykonano MANOVAs dla ocen na 11 skalach z 5D-ASC w warunku psilocybiny i placebo. Analizy nie ujawniły istotnych różnic w doświadczeniu efektów lekowych między uczestnikami, którzy otrzymali psilocybinę na pierwszej sesji a tymi, którzy otrzymali psilocybinę na drugiej sesji [oceny warunku psilocybinowego: F(11, 9) = 1,18, P > 0,40; oceny warunku placebo: F(7, 13) = 0,76, P > 0,62].

PANAS

ANOVA powtarzanych pomiarów (czas × leczenie × skala) dla PANAS ujawniła istotny wpływ główny dla skali [F(1, 19) = 307,83, P < 0,001], wskazujący wyższe oceny na skali afektu pozytywnego niż na skali afektu negatywnego. Ponadto, istotne interakcje zostały otrzymane dla czasu × leczenie [F(1, 19) = 13,85, P < 0,01] oraz czasu × leczenie × skala [F(1, 19) = 8,67, P < 0,01]. Proste analizy efektu głównego ukazały, że negatywny afekt był istotnie zredukowany po potraktowaniu placebo (P < 0,01), podczas gdy afekt pozytywny był zwiększony po potraktowaniu psilocybiną (P < 0,05; Ryc. S2). Żadne inne efekty główne lub interakcje nie osiągnęły istotności (wszystkie P > 0,05). Wyniki PANAS jednego badanego nie mogły być przeanalizowane w wyniku brakujących danych.

Jakość danych MRS

W przeanalizowanych wykresach 2D i w rzutach spektrum JPRESS nie zidentyfikowano żadnych artefaktów podług wizualnego przeglądu artefaktów. N-acetylaspartan, kreatyna, cholina, glutation, asparaginian, glutaminian, glutamina, glicyna, mioinozytol, scylo-inozytol, tauryna, i askorbinian przeszły rygorystyczne kryterium jakości dolnych granic Cramera-Rao (CRLBs - Cramer Rao lower bounds) (wszystkie CRLB'y <20% a średnia CRLBs <15%). Średnie CRLB'y glukozy, kwasu γ-aminomasłowego, mleczanu, N-acetylaspartyloglutaminianu, i fosfoetanolaminy miały również poniżej 15%, ale niektóre odstające przekroczyły 20%. Średnia i SD CRLB'y asparaginianu ze wszystkich pomiarów wynosiły 6,10 ± 0,87% (psilocybina) oraz 5,99 ± 0,79% (placebo). Ryc. S3 ukazuje dane 2D JPRESS od jednego przykładowego uczestnika, dopasowanie Profit2, pozostałość tego dopasowania, oraz komponent asparaginianu.

Metody SI

Uczestnicy

Uczestnicy zostali wyrekrutowani poprzez ogłoszenia na miejscowych uniwersytetach. Wszyscy badani byli zdrowi według historii medycznej, badania lekarskiego, analizy krwi, i elektrokardiografu, oraz wykazywali się normalnym lub skorygowanym do normalnego wzrokiem. Mini-Międzynarodowy Wywiad Neuropsychiatryczny (Mini-International Neuropsychiatric Interview) (MINI-SCID)⁶⁶, samodzielnie oceniany kwestionariusz DSM-IV dla osi II zaburzeń osobowości (SCID-II)⁶⁷, oraz Hopkinsa Lista Objawów (Hopkins Symptom Checklist) (SCL-90-R)⁶⁸ były zastosowane do wykluczenia osób z obecnymi lub wcześniejszymi zaburzeniami psychiatrycznymi lub historią głównych zaburzeń psychiatrycznych u krewnych pierwszego stopnia. Uczestników poproszono o powstrzymanie się od stosowania jakichkolwiek leków na receptę lub niedozwolonych przez minimum 2 tygodnie przed pierwszym dniem testowym i przez cały czas trwania badania, oraz o powstrzymanie się od picia alkoholu przez przynajmniej 24 godziny przed dniami testowymi. Do zweryfikowania nieobecności leków i alkoholu użyto testy moczu i samodzielnie sprawozdawane kwestionariusze. Testy moczu zostały również użyte by wykluczyć ciążę. Dalsze kryteria wykluczenia obejmowały leworęczność, słabą znajomość języka niemieckiego, chorobę sercowo-naczyniową, historię urazu głowy lub zaburzenia neurologicznego, historię uzależnienia od alkoholu lub niedozwolonych leków, kryterium wykluczenia MRI obejmowało klaustrofobię, oraz wcześniejsze znaczące reakcje niekorzystne na halucynogen.

Populacja badania wstępnego składała się z 29 uczestników. Z powodu problemów technicznych ukończenie zadania nie było możliwe dla jednego uczestnika. Dwóch uczestników zostało wykluczonych ponieważ zadeklarowali znajomość zadania i dlatego nie ukończyli go odpowiednio. Pięciu dalszych uczestników zostało wykluczonych z powodu nadmiernego ruchu głową podczas skanowania (> 3 mm), albo przy pierwszym albo drugim ocenianiu. Ostatecznie do badania zostało włączonych 21 uczestników.

Projekt badania

Paradygmat Cyberball przeprowadzono 75 minut po podaniu psilocybiny/placebo, podczas plateau szczytu efektów subiektywnych psilocybiny⁴⁰. Dwa skany MRS oceniono na badanego i na sesję MRI. Wykonano 40 minutowy bazowy pomiar MRS [wliczając skan sondażowy, wysokorozdzielcze T1, skany przygotowawcze (ustalenie szumu, ustalenie częstotliwości rezonansu, optymalizacja mocy, shimming wyższego rzędu) oraz JPRESS MRS] zaczynając 50 minut przed podaniem substancji. Dodatkowe (uzupełniające) MRS oceniono po ukończeniu paradygmatu Cyberball (tj., 100 minut po podaniu Psilocybiny/Placebo). Puls i ciśnienie krwi zmierzono po skanowaniu (tj., 150 minut po podaniu Psilocybiny/Placebo). Stan nastroju został oceniony przy użyciu PANAS⁶⁹ 75 minut przed i 360 minut po każdym leczeniu lekiem. 5D-ASC (samodzielnie sprawozdawany kwestionariusz retrospektywny)⁴⁰ został podany uczestnikom 360 minut po leczeniu lekiem by ocenić subiektywne doświadczenie po wzięciu leku. Uczestnicy byli zobowiązani do wstrzymania się od palenia przez przynajmniej 60 minut przed ocenami MRI i od picia kofeiny podczas dnia testowego.

Zadanie Cyberball

Przed podaniem Psilocybiny lub Placebo, uczestnikom powiedziano, że połączą się przez Internet z dwoma innymi graczami (jednym mężczyzną i jedną kobietą). Uczestnicy zostali wkrótce przedstawieni innym graczom. Przy drugiej ocenie wprowadzono dwóch innych graczy. Działania graczy były kontrolowane przez komputer. Aby upewnić się, że uczestnicy wierzyli, że inni gracze byli prawdziwi, powiedziano im, że zadanie zostało wykorzystane do zbadania umiejętności wizualizacji umysłowej, i że powinni spróbować wyobrazić sobie grę na żywo, jak to możliwe^{23, 29}.

Paradygmat Cyberball był prezentowany na skanerze z video goglami kompatybilnymi z MRI (Resonance Technology). Reakcje (z prawej ręki) zostały zebrane przy użyciu dwuprzyciskowej skrzynki reagowania. Uczestnicy byli przedstawieni jako animowane obrazki rysunkowe na dole ekranu. Dwóch pozostałych graczy było również ukazanych jako animowane obrazki rysunkowe z lewej i prawej strony ekranu. Żeński współgracz był zawsze ukazywany z prawej strony, podczas gdy męski współgracz był zawsze ukazywany z lewej strony. Czarnobiałe zdjęcia wszystkich trzech graczy oraz imiona graczy były przedstawione obok ikony każdego gracza. Stan połączenia ("NIE jesteś połączony" dla warunku ISE oraz "Jesteś połączony" dla warunków INCL i ESE) był wyświetlany na górze ekranu (Ryc. S4).

Aby zapobiec efektom oczekiwania, kolejność warunków była różna. Przy pierwszym ocenianiu, uczestnicy ukończyli skanowanie w następującej kolejności: (i) ISE, (ii) INCL, oraz (iii) ESE. Przy drugim ocenianiu, kolejność była następująca, (i) INCL, (ii) ESE, oraz (iii) ISE. Uczestnicy byli jedynie poinformowani o zmianach stanu połączenia, tj., między ISE i INCL przy ocenie 1 oraz ESE i ISE przy ocenie 2, lecz nie o zmianach w warunku.

Każdy przebieg był inicjowany ekranem ładowania informującym uczestników, że komputer próbuje połączyć się z innymi graczami. Czas trwania każdego rzutu piłką był ustalony na 1,4 s. Czas reakcji skomputeryzowanych graczy zmieniał się losowo między 500 a 3000 ms. Warunek ISE składał się z 60 rzutów piłką między skomputeryzowanymi graczami, i trwał 200 s. Podczas warunku INCL, zarządzono łączną ilość 90 rzutów piłką, gdzie uczestnicy otrzymywali 33% rzutów. Po otrzymaniu piłki, uczestnicy mogli rzucić ją do jednego z pozostałych graczy naciskając lewy lub prawy przycisk na skrzynce reagowania prawym palcem wskazującym. Przebieg INCL trwał 262,5 s. Warunek ESE składał się z łącznej ilości 60 rzutów piłką i trwał 200 s.

Kwestionariusz pozadaniowy

PTQ zawierał cztery pytania ze Skali Zagrożenia Potrzeby (Need Threat Scale)⁶⁹ oceniające społecznie zorientowaną samoocenę uczestników ("W jakim stopniu myślisz, że inni uczestnicy cenią cię jako osobę?"); znaczenie istnienia ("Jak prawdziwe jest stwierdzenie: 'Życie jest bez znaczenia'?"); kontrolę ("Jak prawdziwe jest stwierdzenie: Kontroluję moje życie?"); oraz przynależność ("Jak bardzo czujesz, że należysz do grupy?"). Ponadto, intensywność ostracyzmu została zmierzona dwoma pytaniami ("W jakim stopniu czułeś, że zostałeś zignorowany lub wykluczony przez innych uczestników?" oraz "W jakim stopniu czułeś, że zostałeś zauważony lub uwzględniony przez innych uczestników?"). Na pytania te odpowiadano na dziewięciopunktowej skali, w zakresie od 1 (wcale) do 9 (bardzo).

Aby ocenić świadomość uczestników na temat wykluczenia społecznego, poproszono ich o ocenę liczby otrzymanych rzutów podczas każdej tury. Uczestników poproszono również o odpowiedź na pytanie "Jak bardzo polubiłeś drugiego gracza?" oraz "Myślisz, że jak bardzo drugi gracz polubił ciebie?" dla każdego z pozostałych graczy w pięciopunktowej skali (1 = wcale; 5 = bardzo). Na koniec, uczestnikom pozwolono zaproponować wszelkie myśli dotyczące gry w pustych liniach kwestionariusza PTQ.

Pozyskanie danych MRI i przetwarzanie wstępne

fMRI zostało uzyskane przy użyciu sekwencji obrazowania całomózgowego z gradientem echa planarnego (EPI) (whole-brain, gradient-echo planar imaging) (czas powtarzania = 2,500 ms; czas echa = 30 ms; grubość warstwy = 2,75 mm; 40 warstw osiowych; brak luki w warstwach; pole widzenia = 220 × 220 mm²; rozdzielczość w płaszczyźnie = 2,75 × 2,75 mm²; współczynnik redukcji kodowania czułości = 2,0). Dodatkowo uzyskane zostały anatomiczne obrazy wysokiej rozdzielczości (rozmiar woksela = 1 × 1 × 1 mm³) poprzez użycie standardowej sekwencji 3D MPRAGE wagowanej T1. Obrazy przeanalizowano oprogramowaniem SPM8 (www.fil.ion.ucl.ac.uk). Przetwarzanie wstępne polegało na korekcie czasu, przeregulowaniu, normalizacji przestrzennej do standardowego szablonu EPI z Montrealskiego Instytutu Neurologicznego (MNI - Montreal Neurological Institute), oraz wygładzeniu przestrzennym jądrem Gaussa o pełnej szerokości 8 mm w połowie maksimum, aby spełnić wymagania statystyczne ogólnego modelu liniowego.

Dla danych MRS, użyto minimalnego czasu echa TE = 28 ms oraz czasu powtarzania TR = 1,600 ms. Przyrost echa do zakodowania wymiaru pośredniego był ustawiony na 2 ms. Sto kroków uzyskano otrzymując osiem średnich pomiarów plus jedno dodatkowe przeplecione nie-stłumione-wodą spektrum uzyskane z identycznym TE. System wbudowanej automatycznej drugorzędowej rutyny kompensacji B0 opartej o odwzorowanie (built in projection-based automatic second-order B0 shimming routine) (opisany szczegółowo w odn. 70) został użyty bez wyzwalania elektrokardiogramu. Wodne tłumienie osiągnięto dzięki zmiennej mocy impulsu i zoptymalizowanemu opóźnieniu relaksacji, lub VAPOR (variable pulse power and optimized relaxation delay), metodę⁷¹, oraz impulsy nasycenia fazy wielomianowej⁷² zastosowano z przeplatanym nasyceniem objętości wewnętrznej (IVS - inner-volume saturation). Ze względu na IVS, wynikowym rozmiarem woksela było 29 (AP) × 19,8 (RL) × 21,8 (FH) mm³. Na podstawie obrazów 3D w T1 o wysokiej rozdzielczości, obliczono za pomocą oprogramowania SPM8, płyn mózgowo-rdzeniowy, istotę szarą oraz frakcje istoty białej, i skorygowane zostały stężenia metabolitów*. Wizualna ocena kształtu linii niestłumionego piku wody z przygotowawczego skanu MRS została użyta do zagwarantowania dobrej i stałej jakości kompensacji (shim quality). W dodatku, do spektralnej kontroli jakości użyto inspekcji artefaktów wizualnych z diagramów 2d oraz wywnioskowanych projekcji⁶⁵. CRLB'y zostały użyte jako kryteria jakości, lecz nie stworzono żadnego wykluczenia wartości stężenia bazującego na CRLB by uniknąć skłonności ku wyższym stężeniom⁷³. Zamiast tego, metabolit oznaczono jako "niezawodnie wykryty" jeśli wszystkie wartości CRLB ze wszystkich pomiarów JPRESS były poniżej 20% a średnie stężenie było poniżej 15%.

Kwestionariusze analizy statystycznej

5D-ASC zawiera 94 pozycje do odpowiedzi na wizualnych skalach analogowych. Wyniki zostały obliczone dla 11 niedawno zatwierdzonych skal⁴⁰: doznanie jedności, duchowe doznanie, stan błogości, wglądowość, odcieleśnienie, osłabiona kontrola i poznawanie, niepokój, złożona obrazowość, elementarna obrazowość, audiowizualna synestezja, oraz zmienione znaczenie perceptów. Dla ocen PANAS, wyniki zostały obliczone dla pozytywnych i negatywnych skal afektu.

Analiza statystyczna danych fMRI

Początki ruchu piłki były wymodelowane jako funkcje stick (stick functions) i splątane z kanoniczną funkcją reakcji hemodynamicznej w analizie pierwszo poziomowej dla każdego badanego. Sygnały prądowe niskiej częstotliwości zostały odfiltrowane filtrem wysoko przepustowym 128-s. Wydarzenia zostały podzielone na następujące warunki. INCL i ESE: otrzymanie, nie otrzymanie, lub granie piłką; oraz ISE: nie otrzymanie piłki. Dla każdego uczestnika zostały obliczone następujące kontrasty: (i) nie otrzymujący ESE > otrzymujący INCL, (ii) nie otrzymujący ISE > otrzymujący INCL, oraz (iii) nie otrzymujący INCL > otrzymujący INCL. Indywidualne kontrasty zostały następnie wprowadzone do grupowej analizy drugiego poziomu stosując parowane testy-t do porównania między warunkami psilocybinowym i placebo, oraz jednopróbkowe testy-t do analizy w obrębie placebo z progiem nieskorygowanego P < 0,001 i k > 3. Ze względu na nasze zainteresowanie a priori wrażliwymi obszarami wykluczenia społecznego, określone zostały dwustronne ROIs (ACC, MCC, wyspa, niższa OFC, i MFG), które były uprzednio zidentyfikowane jako zaangażowane w przetwarzanie odrzucenia społecznego przez mataanalizę²⁸. Na podstawie tych anatomicznych ROIs⁷⁴ przeanalizowano efekty warunkowe stosując korektę małej objętości (SVC - small-volume correction). Korekty błędu rodzinowego (FWE - family-wise error) zostały użyte we wszystkich analizach SVC ROI przy szczytowym progu o skorygowanym poziomie P < 0,05. Nieskorygowane wyniki całomózgowe (P < 0,001) są ukazane w Tabeli S3 (Placebo) oraz w Tabeli S4 (Placebo vs. Psilocybina). Wszystkie koordynaty mózgowe podano w atlasie przestrzeni MNI.

Analizy korelacji

Analizy korelacji przeprowadzono w celu dalszego zbadania związku między wywołanymi psilocybiną różnicami w przetwarzaniu wykluczenia społecznego i efektami subiektywnymi. Reakcje sygnału BOLD (pierwszy eigenwariant) zostały wyodrębnione z anatomicznych ROI prawej dACC i lewego MFG dla kontrastu "nie otrzymujący ESE > otrzymujący INCL" dla psilocybiny i placebo stosując te same maski anatomiczne co opisane powyżej. Pearsona korelacje momentu-produktu zostały przeprowadzone między wyodrębnionymi reakcjami BOLD w tych ROI (zmiana wyniku placebo-psilocybina) i wynikami skali 5D-ASC (warunek psilocybiny, ponieważ wyniki 5D-ASC reprezentują procentowe odchylenia od normalnego stanu czuwania), ocenami PANAS (zmiana wyniku placebo-psilocybina), oraz pozycjami PTQ (zmiana wyniku placebo-psilocybina). Na koniec przebadany został związek między różnicami placebo-psilocybina w przetwarzaniu wykluczenia społecznego a zmianami w stężeniach metabolitowych. Reakcja BOLD (pierwszy eigenwariant) została wyodrębniona z dACC ROI ustalonego by pozyskać MRS (Ryc. 2A) dla kontrastu "nie otrzymujący ESE > otrzymujący INCL" dla psilocybiny i placebo. Pearsona korelacje momentu-produktu zostały obliczone między wyodrębnionymi reakcjami BOLD (zmiana wyniku placebo-psilocybina) i stężeniami metabolitów skorygowanymi-bazowo w warunku psilocybiny (uzupełnienie-bazowe) a także jako stężenia metabolitów w uzupełniającym pomiarze psilocybiny.

Odnośniki

1. Patin A, Hurlemann R (2015) Social cognition. Handbook Exp Pharmacol 228: 271-303.
2. Millan MJ, et al. (2012) Cognitive dysfunction in psychiatric disorders: Characteristics, causes and the quest for improved therapy. Nat Rev Drug Discov 11(2): 141-168.
3. Green MF, Horan WP, Lee J (2015) Social cognition in schizophrenia. Nat Rev Neurosci 16(10):620-631.
4. Fett AK, et al. (2011) The relationship between neurocognition and social cognition with functional outcomes in schizophrenia: A meta-analysis. Neurosci Biobehav Rev 35(3):573-588.
5. Cusi AM, Macqueen GM, Spreng RN, McKinnon MC (2011) Altered empathic responding in major depressive disorder: Relation to symptom severity, illness burden, and psychosocial outcome. Psychiatry Res 188(2):231-236.
6. Crockett MJ, Fehr E (2014) Social brains on drugs: Tools for neuromodulation in social neuroscience. Soc Cogn Affect Neurosci 9(2):250-254.
7. Anticevic A, et al. (2013) Connectivity, pharmacology, and computation: Toward a mechanistic understanding of neural system dysfunction in schizophrenia. Front Psychiatry 4:169.
8. Honey G, Bullmore E (2004) Human pharmacological MRI. Trends Pharmacol Sci 25(7): 366-374.
9. Meneses A (2015) Serotonin, neural markers, and memory. Front Pharmacol 6:143.
10. Kraehenmann R, et al. (2015) Psilocybin-induced decrease in amygdala reactivity correlates with enhanced positive mood in healthy volunteers. Biol Psychiatry 78(8): 572-581.
11. Crockett MJ, Clark L, Hauser MD, Robbins TW (2010) Serotonin selectively influences moral judgment and behavior through effects on harm aversion. Proc Natl Acad Sci USA 107(40):17433-17438.
12. Canli T, Lesch KP (2007) Long story short: The serotonin transporter in emotion regulation and social cognition. Nat Neurosci 10(9):1103-1109.
13. Studerus E, Kometer M, Hasler F, Vollenweider FX (2011) Acute, subacute and longterm subjective effects of psilocybin in healthy humans: A pooled analysis of experimental studies. J Psychopharmacol 25(11):1434-1452. 14.
14. Nichols DE (2004) Hallucinogens. Pharmacol Ther 101(2):131-181.
15. Halberstadt AL, Geyer MA (2011) Multiple receptors contribute to the behavioral effects of indoleamine hallucinogens. Neuropharmacology 61(3):364-381.
16. Carhart-Harris RL, et al. (2012) Neural correlates of the psychedelic state as determined by fMRI studies with psilocybin. Proc Natl Acad Sci USA 109(6):2138-2143.
17. Rotge JY, et al. (2015) A meta-analysis of the anterior cingulate contribution to social pain. Soc Cogn Affect Neurosci 10(1):19-27.
18. Vollenweider FX, et al. (1997) Positron emission tomography and fluorodeoxyglucose studies of metabolic hyperfrontality and psychopathology in the psilocybin model of psychosis. Neuropsychopharmacology 16(5):357-372.
19. Bernasconi F, et al. (2014) Spatiotemporal brain dynamics of emotional face processing modulations induced by the serotonin 1A/2A receptor agonist psilocybin. Cereb Cortex 24(12):3221-3231.
20. Kometer M, et al. (2012) Psilocybin biases facial recognition, goal-directed behavior, and mood state toward positive relative to negative emotions through different serotonergic subreceptors. Biol Psychiatry 72(11):898-906.
21. Schmidt A, Kometer M, Bachmann R, Seifritz E, Vollenweider F (2013) The NMDA antagonist ketamine and the 5-HT agonist psilocybin produce dissociable effects on structural encoding of emotional face expressions. Psychopharmacology (Berl) 225(1): 227-239.
22. Vollenweider FX, Kometer M (2010) The neurobiology of psychedelic drugs: Implications for the treatment of mood disorders. Nat Rev Neurosci 11(9):642-651.
23. Williams KD, Jarvis B (2006) Cyberball: A program for use in research on interpersonal ostracism and acceptance. Behav Res Methods 38(1):174-180.
24. Platt B, Cohen Kadosh K, Lau JY (2013) The role of peer rejection in adolescent depression. Depress Anxiety 30(9):809-821.
25. Domsalla M, et al. (2014) Cerebral processing of social rejection in patients with borderline personality disorder. Soc Cogn Affect Neurosci 9(11):1789-1797.
26. Levinson CA, Langer JK, Rodebaugh TL (2013) Reactivity to exclusion prospectively predicts social anxiety symptoms in young adults. Behav Ther 44(3):470-478.
27. Eisenberger NI (2015) Social pain and the brain: Controversies, questions, and where to go from here. Annu Rev Psychol 66:601-629.
28. Cacioppo S, et al. (2013) A quantitative meta-analysis of functional imaging studies of social rejection. Sci Rep 3:2027.
29. Eisenberger NI, Lieberman MD, Williams KD (2003) Does rejection hurt? An fMRI study of social exclusion. Science 302(5643):290-292.
30. Celada P, Puig MV, Artigas F (2013) Serotonin modulation of cortical neurons and networks. Front Integr Nuerosci 7:25.
31. Puig MV, Watakabe A, Ushimaru M, Yamamori T, Kawaguchi Y (2010) Serotonin modulates fast-spiking interneuron and synchronous activity in the rat prefrontal cortex through 5-HT_1A and 5-HT_2A receptors. J Neurosci 30(6):2211-2222.
32. Riga MS, Soria G, Tudela R, Artigas F, Celada P (2014) The natural hallucinogen 5-MeO-DMT, component of Ayahuasca, disrupts cortical function in rats: Reversal by antipsychotic drugs. Int J Neuropsychopharmacol 17(8):1269-1282.
33. Moor BG, et al. (2012) Social exclusion and punishment of excluders: Neural correlates and developmental trajectories. Neuroimage 59(1):708-717.
34. Kross E, Berman MG, Mischel W, Smith EE, Wager TD (2011) Social rejection shares somatosensory representations with physical pain. Proc Natl Acad Sci USA 108(15): 6270-6275.
35. Woo CW, et al. (2014) Separate neural representations for physical pain and social rejection. Nat Commun 5:5380.
36. Eisenberger NI (2012) The pain of social disconnection: Examining the shared neural underpinnings of physical and social pain. Nat Rev Neurosci 13(6):421-434.
37. Shackman AJ, et al. (2011) The integration of negative affect, pain and cognitive control in the cingulate cortex. Nat Rev Neurosci 12(3):154-167.
38. Maurage P, et al. (2012) Disrupted regulation of social exclusion in alcohol-dependence: An fMRI study. Neuropsychopharmacology 37(9):2067-2075.
39. Kross E, Egner T, Ochsner K, Hirsch J, Downey G (2007) Neural dynamics of rejection sensitivity. J Cogn Neurosci 19(6):945-956.
40. Studerus E, Gamma A, Vollenweider FX (2010) Psychometric evaluation of the altered states of consciousness rating scale (OAV). PLoS One 5(8):e12412.
41. Decety J, Sommerville JA (2003) Shared representations between self and other: A social cognitive neuroscience view. Trends Cogn Sci 7(12):527-533.
42. Vogeley K, et al. (2001) Mind reading: Neural mechanisms of theory of mind and self-perspective. Neuroimage 14(1 Pt 1):170-181.
43. Cavallero A, Marte A, Fedele E (2009) L-aspartate as an amino acid neurotransmitter: Mechanisms of the depolarization-induced release from cerebrocortical synaptosomes. J Neurochem 110(3):924-934.
44. Mangia S, et al. (2009) Metabolic and hemodynamic events after changes in neuronal activity: Current hypotheses, theoretical predictions and in vivo NMR experimental findings. J Cereb Blood Flow Metab 29(3):441-463.
45. McKenna MC, Waagepetersen HS, Schousboe A, Sonnewald U (2006) Neuronal and astrocytic shuttle mechanisms for cytosolic-mitochondrial transfer of reducing equivalents: Current evidence and pharmacological tools. Biochem Pharmacol 71(4): 399-407.
46. Lambe EK, Aghajanian GK (2006) Hallucinogen-induced UP states in the brain slice of rat prefrontal cortex: Role of glutamate spillover and NR2B-NMDA receptors. Neuropsychopharmacology 31(8):1682-1689.
47. Muschamp JW, Regina MJ, Hull EM, Winter JC, Rabin RA (2004) Lysergic acid diethylamide and [-]-2,5-dimethoxy-4-methylamphetamine increase extracellular glutamate in rat prefrontal cortex. Brain Res 1023(1):134-140.
48. Bednařík P, et al. (2015) Neurochemical and BOLD responses during neuronal activation measured in the human visual cortex at 7 Tesla. J Cereb Blood Flow Metab 35(4):601-610.
49. Mangia S, et al. (2007) Sustained neuronal activation raises oxidative metabolism to a new steady-state level: Evidence from 1H NMR spectroscopy in the human visual cortex. J Cereb Blood Flow Metab 27(5):1055-1063.
50. Muthukumaraswamy SD, Edden RA, Jones DK, Swettenham JB, Singh KD (2009) Resting GABA concentration predicts peak gamma frequency and fMRI amplitude in response to visual stimulation in humans. Proc Natl Acad Sci USA 106(20):8356-8361.
51. Northoff G, et al. (2007) GABA concentrations in the human anterior cingulate cortex predict negative BOLD responses in fMRI. Nat Neurosci 10(12):1515-1517.
52. Pardo B, et al. (2011) Brain glutamine synthesis requires neuronal-born aspartate as amino donor for glial glutamate formation. J Cereb Blood Flow Metab 31(1):90-101.
53. Barr CS, et al. (2008) Variation at the mu-opioid receptor gene (OPRM1) influences attachment behavior in infant primates. Proc Natl Acad Sci USA 105(13):5277-5281.
54. Dewall CN, et al. (2010) Acetaminophen reduces social pain: Behavioral and neural evidence. Psychol Sci 21(7):931-937.
55. Alvares GA, Hickie IB, Guastella AJ (2010) Acute effects of intranasal oxytocin on subjective and behavioral responses to social rejection. Exp Clin Psychopharmacol 18(4):316-321.
56. Frye CG, Wardle MC, Norman GJ, de Wit H (2014) MDMA decreases the effects of simulated social rejection. Pharmacol Biochem Behav 117:1-6.
57. Hysek CM, et al. (2012) Duloxetine inhibits effects of MDMA ("ecstasy") in vitro and in humans in a randomized placebo-controlled laboratory study. PLoS One 7(5):e36476.
58. Amargós-Bosch M, et al. (2004) Co-expression and in vivo interaction of serotonin1A and serotonin2A receptors in pyramidal neurons of prefrontal cortex. Cereb Cortex 14(3):281-299.
59. Eisenberger NI, Cole SW (2012) Social neuroscience and health: Neurophysiological mechanisms linking social ties with physical health. Nat Neurosci 15(5):669-674.
60. Keller MC, Neale MC, Kendler KS (2007) Association of different adverse life events with distinct patterns of depressive symptoms. Am J Psychiatry 164(10):1521-1529.
61. Feldman DB, Crandall CS (2007) Dimensions of mental illness stigma: What about mental illness causes social rejection? J Soc Clin Psychol 26(2):137-154.
62. Cacioppo JT, Hawkley LC (2009) Perceived social isolation and cognition. Trends Cogn Sci 13(10):447-454.
63. Disner SG, Beevers CG, Haigh EA, Beck AT (2011) Neural mechanisms of the cognitive model of depression. Nat Rev Neurosci 12(8):467-477.
64. Schulte RF, Lange T, Beck J, Meier D, Boesiger P (2006) Improved two-dimensional J-resolved spectroscopy. NMR Biomed 19(2):264-270.
65. Fuchs A, Boesiger P, Schulte RF, Henning A (2014) ProFit revisited. Magn Reson Med 71(2):458-468.
66. Sheehan DV, et al. (1998) The Mini-International Neuropsychiatric Interview (M.I.N.I.): The development and validation of a structured diagnostic psychiatric interview for DSM-IV and ICD-10. J Clin Psychiatry 59(Suppl 20):22-33, quiz 34-57.
67. Fydrich T, Renneberg B, Schmitz B, Wittchen H-U (1997) SKID-II Strukturiertes Klinisches Interview für DSM-IV, Achse II: Persönlichkeitsstörungen (Hogrefe, Göttingen, Germany) [SCID-II Structured Cinical Interview for DSM-IV, Axis II: Personality Disorders.].
68. Franke G (1995) Die Symptom-Check-Liste von Derogatis: Deutsche Version (Beltz Test Gesellschaft, Göttingen, Germany).
69. Williams KD, Cheung CK, Choi W (2000) Cyberostracism: Effects of being ignored over the Internet. J Pers Soc Psychol 79(5):748-762.
70. Hock A, Fuchs A, Boesiger P, Kollias SS, Henning A (2013) Electrocardiogram-triggered, higher order, projection-based B₀ shimming allows for fast and reproducible shim convergence in spinal cord ¹H MRS. NMR Biomed 26(3):329-335.
71. Tkác I, Starcuk Z, Choi IY, Gruetter R (1999) In vivo 1 H NMR spectroscopy of rat brain at 1 ms echo time. Magn Reson Med 41(4):649-656.
72. Schulte RF, Henning A, Tsao J, Boesiger P, Pruessmann KP (2007) Design of broadband RF pulses with polynomial-phase response. J Magn Reson 186(2):167-175.
73. Kreis R (2016) The trouble with quality filtering based on relative Cramér-Rao lower bounds. Magn Reson Med 75(1):15-18.
74. Tzourio-Mazoyer N, et al. (2002) Automated anatomical labeling of activations in SPM using a macroscopic anatomical parcellation of the MNI MRI single-subject brain. Neuroimage 15(1):273-289.