五羟色胺致幻剂DOI对听觉皮层异常检测的抑制作用

研究背景

致幻剂（psychedelics）是一类能够显著改变感知、认知和情绪的精神活性物质，近年来因其潜在的治疗价值（如抑郁症、焦虑症等）而重新受到关注。尽管致幻剂的视觉效应已被广泛研究，但其对听觉系统的影响却鲜为人知。以往的研究表明，致幻剂可能导致时间感知和声音感知的扭曲，但其背后的神经机制尚未完全阐明。特别是，致幻剂如何通过改变大脑的神经活动来影响听觉感知仍是一个未解之谜。

本研究旨在探讨五羟色胺受体激动剂2,5-二甲氧基-4-碘苯丙胺（DOI）对听觉皮层神经元活动的影响，尤其是其对异常检测（deviance detection）的作用。异常检测是大脑处理预期与意外刺激的关键机制，反映了自上而下（top-down）和自下而上（bottom-up）神经信号处理的平衡。通过研究DOI对听觉皮层神经元的影响，研究者希望揭示致幻剂如何通过改变神经活动导致感知扭曲。

研究来源

本研究由Max Horrocks、Jennifer L. Mohn和Santiago Jaramillo共同完成，作者均来自美国俄勒冈大学神经科学研究所。研究论文于2025年发表在《Journal of Neurophysiology》期刊上，首次发布时间为2024年12月27日，DOI为10.1152/jn.00411.2024。

研究设计与方法

研究采用系统性实验方法，评估了DOI对清醒小鼠听觉皮层神经元活动的影响。实验设计包括以下几个主要步骤：

1. 动物与实验准备

• 动物选择：研究使用了6只成年C57BL/6J小鼠，其中4只用于电生理记录，2只用于头部抽搐反应测试。
  
• 声音刺激：实验在隔音箱中进行，使用纯音和频率调制（FM）声音作为刺激。声音通过扬声器播放，频率范围从2 kHz到40 kHz。
  
• 电生理记录：通过神经像素探针（Neuropixels probes）记录小鼠听觉皮层的神经元活动。探针被植入到听觉皮层，覆盖多个亚区域。

2. 实验流程

• 实验分组：每只小鼠在实验过程中经历三个阶段：注射生理盐水前、注射生理盐水后、注射DOI后。每个阶段均进行声音刺激并记录神经元活动。
  
• 药物注射：DOI以10 mg/kg的剂量皮下注射，对照组注射生理盐水。
  
• 数据分析：使用Kilosort软件进行单神经元尖峰排序，随后通过Python进行数据分析，评估神经元的频率选择性、响应变异性以及异常检测能力。

3. 实验方法亮点

• 神经像素探针技术：该技术能够同时记录多个神经元的电活动，为研究提供了高精度的数据采集。
  
• 异常检测评估：通过设计标准-异常刺激序列，量化神经元对预期（标准）和意外（异常）刺激的响应差异。
  

研究结果

1. DOI对神经元活动的影响

研究发现，DOI显著降低了听觉皮层神经元的自发和诱发放电率。无论是自发活动还是对声音刺激的响应，注射DOI后的神经元活动均显著减少。

2. 反应变异性增加

DOI还增加了神经元的试次间变异性（trial-to-trial variability），表明神经元的响应一致性降低。这一效应在运动状态下更为显著。

3. 频率选择性无显著变化

尽管DOI影响了神经元的整体活动，但其对频率选择性的影响并不一致。大多数神经元的频率调谐曲线在DOI注射前后并无显著变化。

4. 异常检测能力降低

DOI显著减少了神经元对异常刺激和标准刺激响应的差异。这种差异的减少主要源于神经元对异常刺激响应的减弱，而非对标准刺激响应的增强。这表明DOI降低了听觉皮层对意外事件的敏感性。

研究结论

本研究揭示了致幻剂DOI通过降低听觉皮层神经元的活动和响应变异性，削弱了异常检测能力。这一发现为理解致幻剂如何通过改变神经信号处理而导致感知扭曲提供了新的视角。研究结果表明，致幻剂可能通过干扰自上而下和自下而上的信号平衡，影响大脑对意外事件的敏感性和处理能力。

研究亮点与价值

• 科学价值：首次系统性地评估了致幻剂DOI对听觉皮层神经元活动的影响，特别是其对异常检测的作用。
  
• 方法创新：采用神经像素探针技术，实现了对多个神经元活动的高精度记录和分析。
  
• 应用价值：研究结果为理解致幻剂的作用机制提供了重要线索，可能为相关精神疾病的治疗提供新的思路。
  

其他有价值信息

研究者在实验过程中还对动物行为（如运动状态）进行了监控，发现DOI对神经元活动的影响并非单纯由行为变化引起。此外，研究还验证了DOI的剂量效应，确保实验结果的可靠性。

本研究为探讨致幻剂对感知和神经活动的影响提供了重要的实验依据，为未来的相关研究奠定了坚实基础。