螺旋式脑动力学追踪N,N-二甲基色胺体验中主观强度的时间演变

诸如N,N-二甲基色胺（DMT）等迷幻化合物会迅速而深刻地改变意识体验，因此需要借助能够捕捉脑动力学在空间与时间维度上演变过程的神经影像学测量手段。新近证据表明，旋转性（涡旋样）动力学可能参与大尺度神经活动的协调。在此，我们引入两种基于涡量的指标——螺旋涡量（spiral vorticity，SV）和空间螺旋涡量离散度（spatial spiral vorticity dispersion，SSVD），用于量化大尺度皮层相位动力学的旋转组织特征及空间异质性。我们采用受试者内设计，利用安慰剂和DMT条件下采集的功能性磁共振成像（fMRI）数据，从整体层面、静息态网络层面及区域层面评估这些指标，以考察其与主观强度之间的关系。DMT提高了SV和SSVD，并降低了时间不可逆性，表明皮层动力学具有更强的旋转组织特征、更高的空间异质性以及发生改变的方向性结构。不同功能系统所受影响并不均一，其中默认模式网络、视觉网络、额顶网络和背侧注意网络的变化最为显著。两种涡量指标在整体层面均追踪了主观强度随时间的演变，而网络层面的分析则揭示了具有空间异质性的脑—体验耦合。进一步的时空分辨分析显示，螺旋动力学最显著的重组出现在药效消退与恢复阶段，而非主观强度达到峰值时。这些发现表明，螺旋动力学可作为DMT体验的一种时间分辨神经特征。通过量化皮层相位流的旋转结构及空间异质性，基于涡量的测量为将大尺度脑动力学与不断演变的主观体验联系起来提供了一个框架。

诸如N,N-二甲基色胺（DMT）之类的致幻化合物会引发意识体验的快速且深刻变化，因此需要能够捕捉脑动力学在空间与时间维度上如何演变的神经影像学测量方法。新近证据表明，旋转性（涡旋样）动力学可能有助于协调大尺度神经活动。在此，我们提出两种基于涡度的指标——螺旋涡度（SV）和空间螺旋涡度离散度（SSVD），用于量化大尺度皮层相位动力学的旋转组织结构及其空间异质性。我们采用被试内设计，利用安慰剂和DMT条件下采集的功能性磁共振成像（fMRI）数据，从全脑、静息态网络以及区域等多个层面评估上述指标，以考察其与主观体验强度之间的关系。DMT提高了SV和SSVD，并降低了时间不可逆性，表明皮层动力学呈现出更强的旋转组织性、更大的空间异质性以及发生改变的方向性结构。上述效应在不同功能系统之间并不均一，其中默认模式网络、视觉网络、额顶网络和背侧注意网络的变化最为显著。在全脑层面，两种涡度指标均追踪了主观体验强度随时间的演变；而网络层面的分析则揭示了空间异质性的脑—体验耦合。进一步的时空分辨分析显示，螺旋动力学最显著的重组出现在药效消退与恢复阶段，而非主观体验强度达到峰值的阶段。这些发现表明，螺旋动力学可作为DMT体验的一种时间分辨神经特征。通过量化皮层相位流的旋转结构及空间异质性，基于涡度的测量方法为将大尺度脑动力学与不断演变的主观体验联系起来提供了一个分析框架。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.22.753116v1?rss=1

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