LSD和神奇蘑菇：導致大腦熵增加
新研究表明，人的大腦在服用藥物之后顯示出的活動性模式與做夢時的模式是類似的。迷幻藥物如LSD和神奇蘑菇(magic mushrooms)可以深刻改變我們體驗世界的方式，但究竟在大腦內部發生了什么幾乎無從得知。發表在《人腦電圖》（Human Brain Mapping）雜志上的新研究，使用注射了裸蓋菇素（psilocybin）的志愿者的腦部掃描數據，研究了神奇蘑菇中的迷幻化學成分——裸蓋菇素對大腦的影響。研究結果發現,受裸蓋菇素的影響，會使更多的原始思維和情感相關的大腦網絡變得更加活躍，而且是在人腦網絡的幾個不同的區域——如海馬體（hippocampus）和前扣帶皮層（anterior cingulate cortex）區域在同一時間出現活躍。這種活動模式,類似于觀察到的人在做夢中的大腦活動模式。相反，那些已經取消了裸蓋菇素的志愿者，在與高級思維，包括自我意識相關聯的大腦網絡中出現了更多的脫節和不協調的活動。
在其它作用于精神的化學物質中，使用者經常描述為“擴展意識（expanded consciousness）”,包括增強關聯、生動的想象和夢幻般的狀態的化學物質中，迷幻藥是獨一無二的。為了探索這種經歷的生物學基礎,研究人員分析了15個志愿者的腦成像數據，首先給志愿者靜脈注射裸蓋菇素，然后讓其躺在功能磁共振成像(fMRI)掃描儀之下。掃描志愿者受裸蓋菇素的影響狀況,同時與那些注射了安慰劑的志愿者進行比較。英國倫敦帝國理工學院（Imperial College London）實驗醫學系、神經精神藥理學中心的羅賓•卡哈特-哈里斯（Robin Carhart-Harris）博士說，“在這項研究中，我們所做的僅僅是確定以前報道的思維擴張與迷幻藥物有關的生物學基礎的開始，我很著迷看到在迷幻狀態大腦活動模式與人們深睡夢境中的大腦活動模式相似，尤其是當兩種情景都涉及到與情感和記憶有關的原始大腦區域。人們通常描述用裸蓋菇素作為產生一種夢幻狀態，但是我們的研究結果是首次提供了大腦的一種經驗的物理表示。”
新研究檢查了振幅波動變化，即所謂的血氧水平依賴(BOLD)信號,跟蹤大腦的活動水平。這表明重要的大腦網絡活動與人的高級思維相連接，在裸蓋菇素的作用下，變得不同步和雜亂無章。一個特定的網絡,尤其是在大腦中起著核心作用的網絡,基本上與其一致,是與我們的自我意識相連接的。相比之下，更原始的大腦網絡不同區域的活性在裸蓋菇素的作用下變得更加同步，表明它們工作更加協調，聲音更加響亮。此網絡涉及到與記憶和情緒有關海馬區，相關的前扣帶腦皮層的處于興奮狀態。
卡哈特-哈里斯博士說道：“迷幻藥物的影響下會發生什么是我們研究學習機制的基礎，也可以幫助理解它們可能的用途。我們目前正在研究LSD對創造性思維的影響，我們也會觀察裸蓋菇素可能幫助減輕抑郁癥的癥狀，讓患者改變他們嚴重悲觀的思維模式。迷幻藥用于治療目的并非今天才有，早在20世紀50年代和60年代就有,但現在我們終于開始理解它們在大腦內的行動軌跡，對于更好地利用它們有了更加深入的認識。”
倫敦帝國學院最初收集的數據是2012年由卡哈特-哈里斯博士和倫敦帝國學院實驗醫學系、神經精神藥理學中心的大衛•納特（David Nutt）教授領導的研究小組收集的。初步結果顯示大腦中各種變化與藥物攝入量有關。為了進一步探索這些數據，卡哈特-哈里斯博士招募了大腦網絡數學建模方面的專家, 阿根廷CONICET的Dante Chialvo教授和德國歌德大學神經學系腦成像中心的Enzo Tagliazucchi博士，大家合作共同研究裸蓋菇素是如何改變大腦活動，產生不同尋常的心理影響。
由德國、英國以及阿根廷科學家合作開展的這項新研究中，研究者采用了熵（entropy）度量。熵是體系混亂程度的一種衡量指標，在控制論、概率論、數論、天體物理、生命科學等領域都有重要應用，在不同的學科中也有引申出的更為具體的定義，是各領域十分重要的參量之一。雖然熵最早是由德意志帝國物理學家魯道夫•克勞修斯（Rudolf Clausius，1822～1888）提出，并應用在熱力學中。但是后來被美國數學家，信息論創始人克勞德•艾爾伍德•香農（Claude Elwood Shannon，1916～2001）首次將熵的概念引入到信息論之中。英國倫敦帝國學院的研究人員與德國、阿根廷科學家的合作研究過程中，又首次將熵應用于大腦迷幻狀態下，不同網絡水平的熵計算。結果顯示在越是原始的網絡體系中，熵的增加愈加明顯,這意味著在裸蓋菇素的影響下，大腦的活動模式數量的增加是可能的。似乎表明志愿者的大腦狀態具有更大范圍的潛在可用性,這可能就是迷幻藥使用者談論的“思維擴張（mind expansion）”生物物理表現特征。
先前的研究已經表明，大腦中可能存在一個最佳動態網絡活躍數，既不太多也不太少。這可能依據意識的穩定性和靈活性之間的優化平衡，提供了進化優勢。大腦的最佳工作是在臨界點左右，即在有序與無序之間存在一種平衡，而且是大腦保持動態網絡的最佳數時。然而，當數量超過這一點，心靈技巧成為一個更加混亂的政體（regime）有比平時更多的可用網絡?？偟膩碚f，目前的結果表明，裸蓋菇素可以操縱這個關鍵操作點。
