Каким долгим и странным было это путешествие для психоделиков. Начиная с их использования в древних церемониях коренных народов и заканчивая их часто карикатурной ассоциацией с контркультурой 1960-х годов и заканчивая их недавним возрождением в качестве потенциального терапевтического средства, галлюциногены были приняты очень разными сообществами по очень разным причинам. Но ученые никогда до конца не понимали, как эти препараты на самом деле воздействуют на мозг.

Алекс Кван, доктор философии '09, доцент Школы биомедицинской инженерии Майнига в Инженерном колледже, использует оптическую микроскопию и другие инструменты для составления карты нейронной реакции мозга на эти психоактивные химические вещества, подход, который в конечном итоге может привести к разработке быстродействующих антидепрессантов и методов лечения психоактивных веществ.- расстройства употребления алкоголя и кластерные головные боли.

"Мы знаем больше о фармакологии, о том, как психоделики работают на структурном уровне, взаимодействуя с рецепторами мозга. Но существует большой пробел в понимании того, что они делают с самим мозгом, на уровне нейронных цепей", - сказал Кван. "Существует цепочка событий, которые в конечном итоге приводят к острым и длительным изменениям в поведении, которые могут быть полезны для лечения. Но между ними многое из этого - черный ящик".

По словам Квана, несмотря на возобновившийся интерес к пользе психоделиков со стороны таких популярных деятелей, как защитник окружающей среды и писатель Майкл Поллан, большая часть исследований этих препаратов проводилась в 1950-х и 60-х годах довольно примитивными методами.

В попытке синтезировать разрозненную научную информацию и актуализировать ее, Кван и группа сотрудников написали обзорную статью "Нейронная основа психоделического действия", опубликованную 24 октября в журнале Nature Neuroscience, в которой объясняются основы нейробиологии того, как психоделические препараты действуют на химическом, молекулярном, нейронном и сетевом уровнях и поднимает темы для будущих исследований, такие как влияние сложных психоделиков на различные типы клеток мозга.

Исследования Квана в основном сосредоточены на псилоцибине, активном ингредиенте так называемых волшебных грибов. Поскольку псилоцибин уже проходит испытания во второй фазе клинических испытаний, он является наиболее многообещающим кандидатом на фармацевтическую разработку. Лаборатория Квана также изучает другие соединения, такие как 5-метокси-N, N-диметилтриптамин (5-МеО-ДМТ), который выделяется железами пустынной жабы Соноры в качестве защитного механизма.

"Я думаю, что одна из самых интересных вещей в этой теме заключается в том, что существуют тысячи различных вариантов и аналогов этих химических веществ", - сказал Кван. "Причина, по которой мы изучаем разные из них, заключается в том, что они немного различаются по своим свойствам с точки зрения того, как они связываются с различными рецепторами мозга. Таким образом, это дает нам очень тонкую настройку. Мы можем модифицировать химическую структуру, чтобы увидеть, что она делает с мозгом по-разному".

Точно так же, как развивалась наука, развивались и инструменты. Новые методы, имеющиеся в распоряжении Квана, включают двухфотонную микроскопию, отслеживание вирусов и оптогенетические манипуляции, при которых активностью нейронов можно управлять с помощью света - все это может быть использовано для нацеливания на функциональные нейроны в корковых и подкорковых областях мозга живой мыши. Именно разработка этих инструментов в Корнелле привела Квана обратно в его альма-матер в 2021 году после того, как он провел последние девять лет в Йельской школе медицины.

"Раньше ученые помещали электроды в мозг крысы, и они записывали по одному нейрону за раз. Но с тех пор область неврологии значительно продвинулась вперед", - сказал Кван. "Теперь у нас есть способы записать не один нейрон, а десятки тысяч. У нас есть способы контролировать нейронную активность. У нас есть гораздо более строгие методы измерения поведения животных".

В исследовании, опубликованном в прошлом году в журнале Neuron, Кван использовал двухфотонную микроскопию, чтобы показать, что однократная доза псилоцибина увеличивает количество нейронных связей в мозге мыши примерно на 10%. Это открытие породило ряд последующих вопросов - почему создаются новые нейронные связи, какие пути укрепляются и лежат ли эти изменения в основе терапевтических эффектов псилоцибина? — которые Кван теперь планирует исследовать.

"Если вы знаете, какие пути задействованы, вы можете начать использовать это в качестве маркера для поиска новых лекарств", - сказал Кван. "Еще одна вещь, которая нас очень волнует, - это то, что если вы знаете, на какие пути нацелены эти препараты, вы также можете потенциально стимулировать эти пути в сочетании с психоделиком, чтобы усилить действие препарата".