PSILOCYBIN, an indoleamine hallucinogen, produces a psychosis-like syndrome in humans that resembles first episodes of schizophrenia. In healthy human volunteers, the psychotomimetic effects of psilocybin were blocked dose-dependently by the serotonin-2A antagonist ketanserin or the atypical antipsychotic risperidone, but were increased by the dopamine antagonist and typical antipsychotic haloperidol. These data are consistent with animal studies and provide the first evidence in humans that psilocybin-induced psychosis is due to serotonin-2A receptor activation, independently of dopamine stimulation. Thus, serotonin-2A overactivity may be involved in the pathophysiology of schizophrenia and serotonin-2A antagonism may contribute to therapeutic effects of antipsychotics.

Background

 In patients with schizophrenia, deficient generation of mismatch negativity (MMN)—an event-related potential (ERP) indexing auditory sensory ("echoic") memory—and a selective increase of "context dependent" ("BX") errors in the "A-X" version of the Continuous Performance Test (AX-CPT) indicate an impaired ability to form and use transient memory traces. Animal and human studies implicate deficientN-methyl-D-aspartate receptor (NMDAR) functioning in such abnormalities. In this study, effects of the NMDAR antagonists ketamine on MMN generation and AX-CPT performance were investigated in healthy volunteers to test the hypothesis that NMDARs are critically involved in human MMN generation, and to assess the nature of ketamine-induced deficits in AX-CPT performance. 

Methods

 In a single-blind placebo-controlled study, 20 healthy volunteers underwent an infusion with subanesthetic doses of ketamine. The MMN-to-pitch and MMN-to-duration deviants were obtained while subjects performed an AX-CPT. 

Results

 Ketamine significantly decreased the peak amplitudes of the MMN-to-pitch and MMN-to-duration deviants by 27% and 21%, respectively. It induced performance deficits in the AX-CPT characterized by decreased hit rates and specific increases of errors (BX errors), reflecting a failure to form and use transient memory traces of task relevant information. 

Conclusions

 The NMDARs are critically involved in human MMN generation. Deficient MMN in schizophrenia thus suggests deficits in NMDAR-related neurotransmission.N-methyl-D-aspartate receptor dysfunction may also contribute to the impairment of patients with schizophrenia in forming and using transient memory traces in more complex tasks, such as the AX-CPT. Thus, NMDAR-related dysfunction may underlie deficits in transient memory at different levels of information processing in schizophrenia.

Background The OAV questionnaire has been developed to integrate research on altered states of consciousness (ASC). It measures three primary and one secondary dimensions of ASC that are hypothesized to be invariant across ASC induction methods. The OAV rating scale has been in use for more than 20 years and applied internationally in a broad range of research fields, yet its factorial structure has never been tested by structural equation modeling techniques and its psychometric properties have never been examined in large samples of experimentally induced ASC. Methodology/Principal Findings The present study conducted a psychometric evaluation of the OAV in a sample of psilocybin (n = 327), ketamine (n = 162), and MDMA (n = 102) induced ASC that was obtained by pooling data from 43 experimental studies. The factorial structure was examined by confirmatory factor analysis, exploratory structural equation modeling, hierarchical item clustering (ICLUST), and multiple indicators multiple causes (MIMIC) modeling. The originally proposed model did not fit the data well even if zero-constraints on non-target factor loadings and residual correlations were relaxed. Furthermore, ICLUST suggested that the “oceanic boundlessness” and “visionary restructuralization” factors could be combined on a high level of the construct hierarchy. However, because these factors were multidimensional, we extracted and examined 11 new lower order factors. MIMIC modeling indicated that these factors were highly measurement invariant across drugs, settings, questionnaire versions, and sexes. The new factors were also demonstrated to have improved homogeneities, satisfactory reliabilities, discriminant and convergent validities, and to differentiate well among the three drug groups. Conclusions/Significance The original scales of the OAV were shown to be multidimensional constructs. Eleven new lower order scales were constructed and demonstrated to have desirable psychometric properties. The new lower order scales are most likely better suited to assess drug induced ASC.

Psilocybin and related hallucinogenic compounds are increasingly used in human research. However, due to limited information about potential subjective side effects, the controlled medical use of these compounds has remained controversial. We therefore analysed acute, short- and long-term subjective effects of psilocybin in healthy humans by pooling raw data from eight double-blind placebo-controlled experimental studies conducted between 1999 and 2008. The analysis included 110 healthy subjects who had received 1–4 oral doses of psilocybin (45–315 µg/kg body weight). Although psilocybin dose-dependently induced profound changes in mood, perception, thought and self-experience, most subjects described the experience as pleasurable, enriching and non-threatening. Acute adverse drug reactions, characterized by strong dysphoria and/or anxiety/panic, occurred only in the two highest dose conditions in a relatively small proportion of subjects. All acute adverse drug reactions were successfully managed by providing interpersonal support and did not need psychopharmacological intervention. Follow-up questionnaires indicated no subsequent drug abuse, persisting perception disorders, prolonged psychosis or other long-term impairment of functioning in any of our subjects. The results suggest that the administration of moderate doses of psilocybin to healthy, high-functioning and well-prepared subjects in the context of a carefully monitored research environment is associated with an acceptable level of risk.

Serotonin (5-Hydroxytryptamine, 5-HT) receptors play an important role in perception, affect regulation and attention. Pharmacological challenge with the 5-HT(2A) agonist psilocybin (PY) is useful in studying the neurobiological basis of cognition and consciousness.Investigation of dose-dependent effects of PY on psycho(patho)logical and physiological parameters.Eight subjects received placebo (PL), and 45 ("very low dose, VLD"), 115 ("low dose, LD"), 215 ("medium dose, MD"), and 315 ("high dose, HD") microg/kg body weight PY. The "Altered States of Consciousness Rating Scale" (5D-ASC), the "Frankfurt Attention Inventory" (FAIR), and the "Adjective Mood Rating Scale" (AMRS) were used to assess the effects of PY on psycho(patho)logical core dimensions, attention, and mood. A 24-h electrocardiogram (EKG) was recorded and blood pressure was measured. Plasma concentrations of thyroid-stimulating hormone (TSH), prolactin (PRL), cortisol (CORT), adrenocorticotropic hormone (ACTH), and standard clinical chemical parameters were determined.PY dose dependently increased scores of all 5D-ASC core dimensions. Only one subject reacted with transient anxiety to HD PY. Compared with PL, MD and HD PY led to a 50% reduction of performance in the FAIR test. "General inactivation", "emotional excitability", and "dreaminess" were the only domains of the AMRS showing increased scores following MD and HD PY. The mean arterial blood pressure (MAP) was moderately elevated only 60 min following administration of HD PY. Neither EKG nor body temperature was affected by any dose of PY. TSH, ACTH, and CORT plasma levels were elevated during peak effects of HD PY, whereas PRL plasma levels were increased following MD and HD PY.PY affects core dimensions of altered states of consciousness and physiological parameters in a dose-dependent manner. Our study provided no cause for concern that PY is hazardous with respect to somatic health.

Until recently, racemic ketamine (S-ketamine/R-ketamine=50:50) has been used to study NMDA receptor hypofunction in relation to pathophysiological models of schizophrenia. Ketamine given to normal humans in subanesthetic doses produces a model psychosis including both positive and negative symptoms of schizophrenia. More recently it has been shown that at subanesthetic doses the pure (S)- and (R)-ketamine enantiomeres interact differently with the NMDA and sigma receptor sites in human brain. It was found that (S)-ketamine binds with a 3–4 time higher affinity to the PCP binding site of the NMDA receptor than (R)-ketamine, and that at these concentrations (R)-ketamine interacts also weakly with the sigma receptor sites, where (S)-ketamine binds only negligibly. To further investigate the role of NMDA-receptor mediated neurotransmission in schizophrenic psychosis, the effects of pure (S)- and (R)-ketamine enantiomeres on brain energy metabolism in normal humans using positron emission tomography and [18F]fluorodeoxyglucose (FDG) are reported here. Psychotomimetic doses of (S)-ketamine increased cerebral metabolic rates of glucose (CMRglu) markedly in the frontal cortex including the anterior cingulate, parietal and left sensorimotor cortex, and in the thalamus. The metabolic changes in the frontal and left temporal cortex correlated with ego-disintegration and hallucinatory phenomena. Equimolar doses of (R)-ketamine tended to decrease CMRglu across brain regions and significantly suppressed CMRglu in the temporomedial cortex and left insula. (R)-ketamine did not produce psychotic symptoms, but a state of relaxation. The (S)-ketamine-induced metabolic hyperfrontality appears to parallel similar metabolic findings in acute psychotic schizophrenic patients and encourages further investigations of glutamatergic disturbances in schizophrenia.

Background After no research in humans for >40 years, there is renewed interest in using lysergic acid diethylamide (LSD) in clinical psychiatric research and practice. There are no modern studies on the subjective and autonomic effects of LSD, and its endocrine effects are unknown. In animals, LSD disrupts prepulse inhibition (PPI) of the acoustic startle response, and patients with schizophrenia exhibit similar impairments in PPI. However, no data are available on the effects of LSD on PPI in humans. Methods In a double-blind, randomized, placebo-controlled, crossover study, LSD (200 μg) and placebo were administered to 16 healthy subjects (8 women, 8 men). Outcome measures included psychometric scales; investigator ratings; PPI of the acoustic startle response; and autonomic, endocrine, and adverse effects. Results Administration of LSD to healthy subjects produced pronounced alterations in waking consciousness that lasted 12 hours. The predominant effects induced by LSD included visual hallucinations, audiovisual synesthesia, and positively experienced derealization and depersonalization phenomena. Subjective well-being, happiness, closeness to others, openness, and trust were increased by LSD. Compared with placebo, LSD decreased PPI. LSD significantly increased blood pressure, heart rate, body temperature, pupil size, plasma cortisol, prolactin, oxytocin, and epinephrine. Adverse effects produced by LSD completely subsided within 72 hours. No severe acute adverse effects were observed. Conclusions In addition to marked hallucinogenic effects, LSD exerts methylenedioxymethamphetamine-like empathogenic mood effects that may be useful in psychotherapy. LSD altered sensorimotor gating in a human model of psychosis, supporting the use of LSD in translational psychiatric research. In a controlled clinical setting, LSD can be used safely, but it produces significant sympathomimetic stimulation.

Summary

 A core aspect of the human self is the attribution of personal relevance to everyday stimuli enabling us to experience our environment as meaningful [1]. However, abnormalities in the attribution of personal relevance to sensory experiences are also critical features of many psychiatric disorders [2, 3]. Despite their clinical relevance, the neurochemical and anatomical substrates enabling meaningful experiences are largely unknown. Therefore, we investigated the neuropharmacology of personal relevance processing in humans by combining fMRI and the administration of the mixed serotonin (5-HT) and dopamine receptor (R) agonist lysergic acid diethylamide (LSD), well known to alter the subjective meaning of percepts, with and without pretreatment with the 5-HT_2AR antagonist ketanserin. General subjective LSD effects were fully blocked by ketanserin. In addition, ketanserin inhibited the LSD-induced attribution of personal relevance to previously meaningless stimuli and modulated the processing of meaningful stimuli in cortical midline structures. These findings point to the crucial role of the 5-HT_2AR subtype and cortical midline regions in the generation and attribution of personal relevance. Our results thus increase our mechanistic understanding of personal relevance processing and reveal potential targets for the treatment of psychiatric illnesses characterized by alterations in personal relevance attribution.

Background: Lysergic acid diethylamide (LSD) has agonist activity at various serotonin (5-HT) and dopamine receptors. Despite the therapeutic and scientific interest in LSD, specific receptor contributions to its neurobiological effects remain unknown. Methods: We therefore conducted a double-blind, randomized, counterbalanced, cross-over studyduring which 24 healthy human participants received either (i) placebo+placebo, (ii) placebo+LSD (100 µg po), or (iii) Ketanserin, a selective 5-HT2A receptor antagonist,+LSD. We quantified resting-state functional connectivity via a data-driven global brain connectivity method and compared it to cortical gene expression maps. Results: LSD reduced associative, but concurrently increased sensory-somatomotor brain-wide and thalamic connectivity. Ketanserin fully blocked the subjective and neural LSD effects. Whole-brain spatial patterns of LSD effects matched 5-HT2A receptor cortical gene expression in humans. Conclusions: Together, these results strongly implicate the 5-HT2A receptor in LSD’s neuropharmacology. This study therefore pinpoints the critical role of 5-HT2A in LSD’s mechanism, which informs its neurobiology and guides rational development of psychedelic-based therapeutics. Funding: Funded by the Swiss National Science Foundation, the Swiss Neuromatrix Foundation, the Usona Institute, the NIH, the NIAA, the NARSAD Independent Investigator Grant, the Yale CTSA grant, and the Slovenian Research Agency. Clinical trial number: NCT02451072 .

Responses to hallucinogenic drugs, such as psilocybin, are believed to be critically dependent on the user's personality, current mood state, drug pre-experiences, expectancies, and social and environmental variables. However, little is known about the order of importance of these variables and their effect sizes in comparison to drug dose. Hence, this study investigated the effects of 24 predictor variables, including age, sex, education, personality traits, drug pre-experience, mental state before drug intake, experimental setting, and drug dose on the acute response to psilocybin. The analysis was based on the pooled data of 23 controlled experimental studies involving 409 psilocybin administrations to 261 healthy volunteers. Multiple linear mixed effects models were fitted for each of 15 response variables. Although drug dose was clearly the most important predictor for all measured response variables, several non-pharmacological variables significantly contributed to the effects of psilocybin. Specifically, having a high score in the personality trait of Absorption, being in an emotionally excitable and active state immediately before drug intake, and having experienced few psychological problems in past weeks were most strongly associated with pleasant and mystical-type experiences, whereas high Emotional Excitability, low age, and an experimental setting involving positron emission tomography most strongly predicted unpleasant and/or anxious reactions to psilocybin. The results confirm that non-pharmacological variables play an important role in the effects of psilocybin.