Abstract Mind blanking (MB) is a waking state during which we do not report any mental content, challenging the view of a constantly thought-oriented brain. Here, we comprehensively characterize the MB’s neurobehavioral profile with the aim to delineate its role during ongoing mentation. Using fMRI experience-sampling, we show that MB is reported less frequently, faster, and with low transitional dynamics among other mental states, pointing to its role as a transient mental relay. Regarding its neural underpinnings, we observe higher global signal amplitude during MB reports, indicating a distinct physiological substrate. Using the time-varying functional connectome MB reports get classified with high accuracy, suggesting that MB has a unique neural composition. Indeed, a pattern of globally positive-phase coherence shows the highest similarity to the connectivity patterns associated with MB reports. We observe that this pattern’s rigid signal architecture hinders content reportability due to the brain’s inability to differentiate signals in an informative way. Collectively, we show that MB has a unique neurobehavioural profile, indicating that non-reportable mental events can happen during wakefulness. Our results add to the characterization of spontaneous mentation and pave the way for more mechanistic investigations of MB’s phenomenology. Significance Statement The human mind is generally assumed to be thought-oriented. Mind blanking (MB) challenges this stance because it appears as if we are derived of any particular mental content to report. We here show that, during spontaneous thinking, MB is a mental state that happens by default, it has a unique behavioural profile, and it is of a rigid neural architecture that does not permit the formulation of reportable contents. Our work essentially proposes that non-reportable mental events can happen during wakefulness, and challenges the view of the mind as a constant thought-oriented operator.

Abstract To understand how pharmacological interventions can exert their powerful effects on brain function, we need to understand how they engage the brain’s rich neurotransmitter landscape. Here, we bridge microscale molecular chemoarchitecture and pharmacologically-induced macroscale functional reorganisation, by relating the regional distribution of 19 neurotransmitter receptors and transporters obtained from Positron Emission Tomography, and the regional changes in functional MRI connectivity induced by 10 different mind-altering drugs: propofol, sevoflurane, ketamine, LSD, psilocybin, DMT, ayahuasca, MDMA, modafinil, and methylphenidate. Our results reveal that psychoactive drugs exert their effects on brain function by engaging multiple neurotransmitter systems. The effects of both anaesthetics and psychedelics on brain function are organised along hierarchical gradients of brain structure and function. Finally, we show that regional co-susceptibility to pharmacological interventions recapitulates co-susceptibility to disorder-induced structural alterations. Collectively, these results highlight rich statistical patterns relating molecular chemoarchitecture and drug-induced reorganisation of the brain’s functional architecture.

Abstract Mind-blanking (MB) is the inability to report mental events during unconstraint thinking. Previous work shows that MB is linked to decreased levels of cortical arousal, indicating dominance of cerebral mechanisms when reporting mental states. What remains inconclusive is whether MB can also ensue from autonomic arousal manipulations, pointing to the implication of peripheral physiology to mental events. Using experience-sampling, neural, and physiological measurements in 26 participants, we first show that MB was reported more frequently in low arousal conditions, elicited by sleep deprivation. Also, there was partial evidence for a higher number of MB reports in high arousal conditions, elicited by intense physical exercise. Transition probabilities revealed that, after sleep deprivation, mind-wandering was more likely to be followed by MB and less likely to be followed by more mind-wandering reports. Using classification schemes, we show higher performance of a balanced random forest classifier trained on both neural and physiological markers in comparison to performance when solely neural or physiological were used. Collectively, we show that both cortical and autonomic arousal affect MB report occurrences. Our results establish that MB is supported by combined brain-body configurations, and, by linking mental and physiological states they pave the way for novel, embodied accounts of spontaneous thinking.

Hemispherotomy is a treatment for drug-resistant epilepsy with the whole hemisphere involved in seizure onset. As recovery mechanisms are still debated, we characterize functional reorganization with multimodal MRI in two children operated on the right hemisphere (RH). We found that interhemispheric functional connectivity was abolished in both patients. The healthy left hemispheres (LH) displayed focal hyperperfusion in motor and limbic areas, and preserved network-level organization. The disconnected RHs were hypoperfused despite sustained network-level organization. Functional connectivity was increased in the left thalamo-cortical loop and between the cerebelli. The classification probability of the RH corresponding to a minimally conscious state was smaller than for the LH. We conclude that after hemispherotomy, neurological rehabilitation is sustained by cortical disinhibition and reinforcement of connectivity driven by subcortical structures in the remaining hemisphere. Our results highlight the effect of vascularization on functional connectivity and raise inquiries about the conscious state of the isolated hemisphere.

To provide insights into the neurophenomenological richness after psilocybin intake, we investigated the link between brain dynamics and the ensuing alterations of reported experience. Healthy participants received either psilocybin (n=22) or placebo (n=27) while in ultra-high field 7T MRI scanning. Experiential changes were quantified using the 5-Dimensions of Altered States of Consciousness (5D-ASC) questionnaire, revealing alterations across all dimensions. Neuronally, psilocybin induced widespread increases in averaged functional connectivity. Time-varying analysis unveiled a recurrent hyperconnected pattern characterized by low BOLD signal amplitude, suggestive of heightened cortical arousal. Canonical correlation analysis linked the transition probabilities to this hyperconnected pattern with oceanic boundlessness and visionary restructuralization. We suggest that the brain9s tendency to enter a hyperconnected-hyperarousal pattern under psilocybin may represent the potential to entertain variant mental associations in a creative way. For the first time these findings link brain dynamics with subjective alterations, providing new insights into the neurophenomenology of altered states of consciousness.

Abstract Mind-blanking (MB) is termed as the inability to report our immediate-past mental content. In contrast to mental states with reportable content, such as mind-wandering or sensory perceptions, the neural correlates of MB started getting elucidated only recently. A notable particularity that pertains to MB studies is the way MB is instructed for reporting, like by deliberately asking participants to “empty their minds”. Such instructions were shown to induce fMRI activations in frontal brain regions, typically associated with metacognition and self-evaluative processes, suggesting that MB may be a result of intentional mental content suppression. Here, we aim at examining this hypothesis by determining the neural correlates of MB without induction. Using fMRI combined with experience-sampling in 31 participants (22 female), univariate analysis of MB reports revealed deactivations in occipital, frontal, parietal, and thalamic areas, but no activations in prefrontal regions. These findings were confirmed using Bayesian region-of-interest analysis on areas previously shown to be implicated in induced MB, where we report evidence for frontal deactivations during MB reports compared to other mental states. Contrast analysis between reports of MB and content-oriented mental states also revealed deactivations in the left angular gyrus. We propose that these effects characterize a neuronal profile of MB, where key thalamocortical nodes are unable to communicate and formulate reportable content. Collectively, we show that study instructions for MB lead to differential neural activation. These results provide mechanistic insights linked to the phenomenology of MB and point to the possibility of MB being expressed in different forms.

Abstract Spontaneous thinking significantly relies on attention and arousal. As these cognitive faculties change with age, we aimed at providing a comprehensive account to ongoing mental states in seniors, testing how these are influenced by attentional control and arousal. Using experience sampling at rest, 20 senior (65-75yrs) and 20 young participants (20-30yrs) were prompted to report mind-wandering (MW), sensory-related thoughts (S), and the newly introduced state of mind blanking (MB). Attentional control was assessed with the Attentional Style Questionnaire, and arousal with continuous monitoring of pupil diameter. Both age groups showed equally high occurrences of MW compared to MB or S. For young responders, we replicated that MW was more prevalent in easily-distracted participants and that it associated with higher arousal. In seniors, though, MB was more prevalent in easily-distracted participants, and it was associated with higher arousal, reversing the pattern found in young adults and focused seniors. Overall, our results show that attentional control and arousal jointly regulate ongoing mental states in an age-dependent manner and uncover the presence a specific profile of ongoing mental state regulation in healthy aging, being a potentially critical marker of age-associated diseases.