Neural computations underlying psychedelic insight

Abstract

Mis toimub meie ajus, kui me millestki järsku aru saame? Selles väitekirjas uuritakse võimsaid ja tähendusrikkaid taipamiselamusi, mis tekitavad pikaajalisi ja põhjalikke muutuseid inimese meeletegevuses. Sääraste taipamiste tekitamine kontrollitud tingimustes vastavalt vajadusele pole kuigi lihtne, sest nad tekivad enamasti täiesti ootamatult. Viimaste aastate jooksul on aga leitud, et psühhedeelsed ained tekitavad tihti intensiivseid taipamiselamusi. See avab ukse uurimaks sügavaid taipamisi ja nendega seotud ajutegevust psühhedeelse seisundi kaudu. Väitekiri annab põhjaliku ülevaate taipamisest eri valdkondades: probleemilahenduses, psühhoteraapias, meditatsioonis, psühhedeelse teaduse ja psühhootiliste seisundite uuringutes. Taipamise olulisus nendes väga erinevates valdkondades illustreerib taipamise fundamentaalsust. Samuti on väitekirjas ülevaate alusel välja toodud taipamise üldised omadused. Taipamise paremaks mõistmiseks võeti appi arvutuslikud raamistikud, näiteks informatsiooniteooria ja dünaamiliste süsteemide teooria. Nendele toetudes pakutakse välja taipamise uus käsitlus, mis toob kokku malbed ja metsikud taipamised ning võimaldab luua paremaid kvantitatiivseid lähenemisi. Taipamise tekitamiseks loodi virtuaalreaalsuskogemus Psyrreal, mis imiteerib psühhedeelse seisundi võtmeelemente. Palju muu seas võib Psyrrealis leida mitmekülgseid nägemistaju moonutusi ning füüsilise egolahustumisega tihti seotud tajulisi ilminguid. Esialgsed tulemused näitasid, et Psyrrealiga toetatud teraapia tagajärjel vähenesid patsientide depressioonisümptomid. Väitekirja võtab kokku viimane artikkel, kus selgitatakse ajurakkude arvutuslikke protsesse psühhedeelse seisundi ajal. Serotonergilised psühhedeelikumid mõjutavad eelkõige infotöötlust ajukoore viienda kihi närvirakkude apikaalsetel dendriitidel, mis koguvad kokku infot aju erinevatelt piirkondadelt. See neurobioloogiline protsess on aluseks psühhedeelikumide kesksele mehhanismile, hüperkontekstualiseerimisele, mis seisneb meelesisude omavahelise suhtlemise võimendumises. Väitekirjas pakutakse uusi meetodeid taipamise ja psühhedeelsete ainete toime uurimiseks ning uusi raamistikke nende protsessidega seotud arvutuste paremaks mõistmiseks.What happens when we suddenly understand something? This dissertation explores powerful and meaningful insight experiences that bring about long-lasting and profound changes in human mental activity. However, inducing such insights upon demand is not easy, as they usually arise completely unexpectedly. In recent years, it has been discovered that psychedelic substances often trigger intense insight experiences. This opens the door to studying deep insights and the associated brain activity through the psychedelic state. The thesis provides a comprehensive overview of insight across various domains: problem solving, psychotherapy, meditation, psychedelic science, and the study of psychotic states. The importance of insight in these diverse areas illustrates its fundamental nature. Based on this review, we also outline the general characteristics of insight. To better understand insight, several computational frameworks were employed, such as information theory and dynamical systems theory. Building on these, we propose a new approach to insight that brings together mild and wild insights and enables the development of improved quantitative methodologies. To induce insight, a virtual reality experience called Psyrreal was created, imitating key elements of the psychedelic state. Among other things, Psyrreal features multifaceted visual distortions and perceptual phenomena often associated with physical ego-dissolution. Preliminary results showed that a therapeutic intervention supported by Psyrreal led to a reduction in patients’ depressive symptoms. The dissertation concludes with the final article, which explains the neural computations of the psychedelic state. Serotonergic psychedelics amplify signals on the apical dendrites of cortical layer 5 neurons. This neurobiological process underlies the central mechanism of psychedelics - hypercontextualization - enhanced relational processing between mental representations. The dissertation offers new methods for studying insight and psychedelic substances, as well as new frameworks for better understanding the computations underlying these processes.