Serotonerge modulatie van populatie-ontvankelijke velden

Het populatiereceptieve veld (pRF) is het gebied van de visuele of tactiele
ruimte dat een reactie uitlokt van een specifieke populatie van neuronen [1].
FMRI-metingen in ultrahoog veld maken het mogelijk om deze populaties van
neuronen op grote schaal in het levende menselijke brein te bemonsteren en om
neurale berekeningen met een hoge gevoeligheid en specificiteit te onderzoeken
[2]. Net als onze cognitieve processen zijn PRF's niet statisch maar dynamisch:
een belangrijke open vraag betreft de mate en mechanismen die ten grondslag
liggen aan de flexibiliteit van pRF's [3]. Meerdere bewijslijnen impliceren het
serotonerge systeem bij de modulatie van hersenreacties op visuele en tactiele
stimuli [4,5]; analyse van de effecten van serotonerge manipulatie op de
pRF-responsen van de menselijke visuele en somatosensore cortex ontbreekt
echter. We veronderstellen dat neurofarmacologische manipulatie van het
serotonerge systeem pRF-eigenschappen op een systematische en robuuste manier
zal veranderen, en hebben een rekenmodel ontwikkeld waarmee we deze
veranderingen kunnen onderzoeken. Het doel van de voorgestelde studie is om
bewijs te leveren voor deze hypothese, en daarmee voor het eerst bij mensen
bewijs te leveren van de rol van het serotonerge systeem in visueel-ruimtelijke
en somatosensore pRF-berekeningen.


References

[1] Dumoulin, Serge O., and Brian A. Wandell. "Population receptive field
estimates in human visual cortex." Neuroimage 39.2 (2008): 647-660.
[2] Dumoulin, Serge O., et al. "Ultra-high field MRI: Advancing systems
neuroscience towards mesoscopic human brain function." Neuroimage 168 (2018):
345-357.
[3] Dumoulin, Serge O., and Tomas Knapen. "How visual cortical organization is
altered by ophthalmologic and neurologic disorders." Annual Review of Vision
Science 4 (2018): 357-379.
[4] Kometer, Michael, and Franz X. Vollenweider. "Serotonergic
hallucinogen-induced visual perceptual alterations." Behavioral neurobiology of
psychedelic drugs (2016): 257-282.
[5] Azimi, Zohre, et al. "Separable gain control of ongoing and evoked activity
in the visual cortex by serotonergic input." Elife 9 (2020): e53552.

Het primaire doel is om de effecten van serotonerge stimulatie, via de
toediening van psilocybine, op de populatiereceptieve velden van de bevolking
in verschillene modaliteiten te bepalen en deze effecten te relateren aan
specifieke computationele aspecten van het verdeeldheidsnormalisatie pRF-model.
Het secundaire doel is om relaties te leggen tussen deze veranderingen en
visuele en somatosensore perceptuele processen op laag niveau (gemeten met
psychometrie) en subjectieve ervaring (gemeten met vragenlijsten).

Het voorgestelde onderzoek bestaat uit twee studiedelen. Beide delen zullen een
dubbelblind, placebo-gecontroleerd, gerandomiseerd crossover-ontwerp hebben
binnen de deelnemers en zal bestaan uit een voorlopige dataverzamelingssessie
en drie experimentele sessies. Voor elke studiedeel zullen twintig gezonde
mannelijke en vrouwelijke Engels- en/of Nederlandstalige deelnemers tussen
21-55 jaar zullen worden geworven. De deelnemers zullen vier keer de
laboratoriumlocatie bezoeken. Tijdens het eerste bezoek zal geïnformeerde
toestemming worden verzameld, evenals voorlopige gegevens (structurele MRI).
Tijdens de drie experimentele sessies krijgen de deelnemers ofwel een placebo
ofwel een lage dosis psilocybine (5 mg), ofwel een gemiddelde dosis psilocybine
(10 mg). Na de toediening omvat elke experimentele sessie een fMRI-scan in een
7T Philips-scanner en gedragspsychofysische tests van visuele waarneming
(studiedeel 1) of visueel én tactile perceptie (studiedeel 2).

De deelnemers zullen 4 keer de laboratoriumsite bezoeken. De eerste keer
gei*nformeerde toestemming en voorlopige gegevens worden verzameld (anatomische
MRI). Bij elk van de volgende bezoeken krijgt de deelnemer een placebo of een
dosis psilocybine oraal, voorafgaand aan een fMRI-scan en psychometrische
tests. In de week voor de experimentele sessies zullen alle deelnemers zich
moeten houden aan enkele eenvoudige beperkingen met betrekking tot medicatie,
alcohol en drugsgebruik, omdat dit de respons op neurofarmacologische
manipulatie kan bei*nvloeden. De meest voorkomende bijwerkingen van psilocybine
zijn ongemakkelijke gevoelens van cognitieve stoornissen, angst, angst,
misselijkheid [6]. Bijwerkingen zijn sterk dosisafhankelijk en verdwijnen
binnen maximaal enkele uren na toediening (zie figuren 3-4 in document C1,
paragraaf 12.1). We merken ook op dat onze hoogste dosis ongeveer een derde is
van de hoogste dosis die werd gebruikt in eerdere neuroimaging-onderzoeken met
toediening van psilocybine [8]. Gezien de relatief lage doses die betrokken
zijn bij onze studie, uitsluitingscriteria, screeningprocedure en constante
monitoring van de deelnemers, worden er geen ernstige bijwerkingen verwacht.
MRI is een veilige methode zonder bijwerkingen op de lange termijn. Hoewel de
deelnemers aan deze studie geen directe voordelen zullen hebben van deelname,
dragen de resultaten bij aan nieuwe inzichten in het veelbelovende veld van
neurofarmacologische modulatie van informatiecodering in het menselijk brein.
De algemene aard en omvang van het extra risico dat gepaard gaat met deelname
aan het huidige onderzoek moet worden geclassificeerd als verwaarloosbaar en de
belasting kan als minimaal worden beschouwd. References [6] Studerus, Erich, et
al. "Acute, subacute and long-term subjective effects of psilocybin in healthy
humans: a pooled analysis of experimental studies." Journal of
psychopharmacology 25.11 (2011): 1434-1452. [7] Brown, Randall T., et al.
"Pharmacokinetics of escalating doses of oral psilocybin in healthy adults."
Clinical pharmacokinetics 56.12 (2017): 1543-1554. [8] Dos Santos, Rafael G.,
et al. "Classical hallucinogens and neuroimaging: A systematic review of human
studies: Hallucinogens and neuroimaging." Neuroscience & Biobehavioral
Reviews 71 (2016): 715-728.