Published January 1, 2014
| Version v1
Publication
Open
The entropic brain: a theory of conscious states informed by neuroimaging research with psychedelic drugs
Creators
- 1. Imperial College London
- 2. Beckley Foundation
- 3. Goethe University Frankfurt
- 4. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
Description
Entropy is a dimensionless quantity that is used for measuring uncertainty about the state of a system but it can also imply physical qualities, where high entropy is synonymous with high disorder. Entropy is applied here in the context of states of consciousness and their associated neural dynamics, with a particular focus on the psychedelic state. The psychedelic state is considered an exemplar of a primitive or primary state of consciousness that preceded the development of modern, adult, human, normal waking consciousness. Based on neuroimaging data with psilocybin, a classic psychedelic drug, it is argued that the defining feature of 'primary states' is elevated entropy in certain aspects of brain function, such as the repertoire of functional connectivity motifs that form and fragment across time. It is noted that elevated entropy in this sense, is a characteristic of systems exhibiting 'self-organised criticality', i.e., a property of systems that gravitate towards a 'critical' point in a transition zone between order and disorder in which certain phenomena such as power-law scaling appear. This implies that entropy is suppressed in normal waking consciousness, meaning that the brain operates just below criticality. It is argued that this entropy suppression furnishes consciousness with a constrained quality and associated metacognitive functions, including reality-testing and self-awareness. It is also proposed that entry into primary states depends on a collapse of the normally highly organised activity within the default-mode network (DMN) and a decoupling between the DMN and the medial temporal lobes (which are normally significantly coupled). These hypotheses can be tested by examining brain activity and associated cognition in other candidate primary states such as REM sleep and early psychosis and comparing these with non-primary states such as normal waking consciousness and the anaesthetised state.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
الإنتروبيا هي كمية بلا أبعاد تستخدم لقياس عدم اليقين بشأن حالة النظام ولكنها يمكن أن تعني أيضًا الصفات الجسدية، حيث تكون الإنتروبيا العالية مرادفة للاضطراب المرتفع. يتم تطبيق الإنتروبيا هنا في سياق حالات الوعي والديناميكيات العصبية المرتبطة بها، مع التركيز بشكل خاص على الحالة المخدرة. تعتبر الحالة المخدرة نموذجًا لحالة الوعي البدائية أو الأولية التي سبقت تطور وعي اليقظة الحديث والبالغ والإنساني والطبيعي. استنادًا إلى بيانات التصوير العصبي باستخدام السيلوسيبين، وهو دواء مخدر كلاسيكي، يُقال إن السمة المميزة لـ "الحالات الأولية" هي الانتروبيا المرتفعة في جوانب معينة من وظائف الدماغ، مثل ذخيرة زخارف الاتصال الوظيفي التي تتشكل وتتفتت عبر الزمن. تجدر الإشارة إلى أن الإنتروبيا المرتفعة بهذا المعنى، هي سمة من سمات الأنظمة التي تظهر "حرجية ذاتية التنظيم"، أي خاصية للأنظمة التي تنجذب نحو نقطة "حرجة" في منطقة انتقالية بين النظام والاضطراب تظهر فيها بعض الظواهر مثل تحجيم قانون السلطة. وهذا يعني أن الإنتروبيا يتم قمعها في وعي اليقظة الطبيعي، مما يعني أن الدماغ يعمل بأقل من الحرجية بقليل. ويقال إن هذا القمع الإنتروبيا يوفر الوعي مع نوعية مقيدة والوظائف ما وراء المعرفية المرتبطة بها، بما في ذلك اختبار الواقع والوعي الذاتي. يُقترح أيضًا أن الدخول في الحالات الأولية يعتمد على انهيار النشاط عالي التنظيم عادةً داخل شبكة الوضع الافتراضي (DMN) وفصل بين DMN والفص الصدغي الإنسي (والتي عادة ما تكون مقترنة بشكل كبير). يمكن اختبار هذه الفرضيات من خلال فحص نشاط الدماغ والإدراك المرتبط به في الحالات الأولية المرشحة الأخرى مثل نوم حركة العين السريعة والذهان المبكر ومقارنتها بالحالات غير الأولية مثل وعي اليقظة الطبيعي وحالة التخدير.Translated Description (French)
L'entropie est une quantité sans dimension qui est utilisée pour mesurer l'incertitude sur l'état d'un système, mais elle peut également impliquer des qualités physiques, où une entropie élevée est synonyme de désordre élevé. L'entropie est appliquée ici dans le contexte des états de conscience et de leurs dynamiques neuronales associées, avec un accent particulier sur l'état psychédélique. L'état psychédélique est considéré comme un exemple d'un état de conscience primitif ou primaire qui a précédé le développement de la conscience éveillée moderne, adulte, humaine et normale. Sur la base de données de neuroimagerie avec la psilocybine, un médicament psychédélique classique, on fait valoir que la caractéristique déterminante des « états primaires » est une entropie élevée dans certains aspects de la fonction cérébrale, tels que le répertoire des motifs de connectivité fonctionnelle qui se forment et se fragmentent au fil du temps. Il est à noter qu'une entropie élevée en ce sens est une caractéristique des systèmes présentant une « criticité auto-organisée », c'est-à-dire une propriété des systèmes qui gravitent vers un point « critique » dans une zone de transition entre l'ordre et le désordre dans laquelle certains phénomènes tels que la mise à l'échelle de la loi de puissance apparaissent. Cela implique que l'entropie est supprimée dans la conscience éveillée normale, ce qui signifie que le cerveau fonctionne juste en dessous de la criticité. On fait valoir que cette suppression de l'entropie fournit à la conscience une qualité contrainte et des fonctions métacognitives associées, y compris le test de réalité et la conscience de soi. Il est également proposé que l'entrée dans les états primaires dépende d'un effondrement de l'activité normalement hautement organisée au sein du réseau en mode par défaut (DMN) et d'un découplage entre le DMN et les lobes temporaux médians (qui sont normalement couplés de manière significative). Ces hypothèses peuvent être testées en examinant l'activité cérébrale et la cognition associée dans d'autres états primaires candidats tels que le sommeil paradoxal et la psychose précoce et en les comparant à des états non primaires tels que la conscience de veille normale et l'état anesthésié.Translated Description (Spanish)
La entropía es una cantidad adimensional que se utiliza para medir la incertidumbre sobre el estado de un sistema, pero también puede implicar cualidades físicas, donde alta entropía es sinónimo de alto desorden. La entropía se aplica aquí en el contexto de los estados de conciencia y sus dinámicas neuronales asociadas, con un enfoque particular en el estado psicodélico. El estado psicodélico se considera un ejemplo de un estado de conciencia primitivo o primario que precedió al desarrollo de la conciencia de vigilia moderna, adulta, humana y normal. Con base en los datos de neuroimagen con psilocibina, una droga psicodélica clásica, se argumenta que la característica definitoria de los "estados primarios" es una entropía elevada en ciertos aspectos de la función cerebral, como el repertorio de motivos de conectividad funcional que se forman y fragmentan a lo largo del tiempo. Se observa que la entropía elevada, en este sentido, es una característica de los sistemas que exhiben una "criticidad autoorganizada", es decir, una propiedad de los sistemas que gravitan hacia un punto "crítico" en una zona de transición entre el orden y el desorden en la que aparecen ciertos fenómenos como la escala de la ley de potencia. Esto implica que la entropía se suprime en la conciencia normal de vigilia, lo que significa que el cerebro opera justo por debajo de la criticidad. Se argumenta que esta supresión de entropía proporciona a la conciencia una cualidad restringida y funciones metacognitivas asociadas, incluidas las pruebas de realidad y la autoconciencia. También se propone que la entrada en estados primarios depende de un colapso de la actividad normalmente altamente organizada dentro de la red de modo predeterminado (DMN) y un desacoplamiento entre la DMN y los lóbulos temporales mediales (que normalmente están significativamente acoplados). Estas hipótesis se pueden probar examinando la actividad cerebral y la cognición asociada en otros estados primarios candidatos, como el sueño REM y la psicosis temprana, y comparándolos con estados no primarios, como la conciencia normal de vigilia y el estado de anestesia.Files
pdf.pdf
Files
(3.4 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:1a53efebea738d9fcadb843975f1e421
|
3.4 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الدماغ الإنتروبي: نظرية الحالات الواعية التي تسترشد بأبحاث التصوير العصبي باستخدام العقاقير المخدرة
- Translated title (French)
- Le cerveau entropique : une théorie des états conscients éclairée par la recherche en neuroimagerie avec des drogues psychédéliques
- Translated title (Spanish)
- El cerebro entrópico: una teoría de los estados conscientes informada por la investigación de neuroimágenes con drogas psicodélicas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2109543774
- DOI
- 10.3389/fnhum.2014.00020
References
- https://openalex.org/W114172207
- https://openalex.org/W1486790842
- https://openalex.org/W1507573241
- https://openalex.org/W1586767291
- https://openalex.org/W1760829075
- https://openalex.org/W1964198552
- https://openalex.org/W1964982672
- https://openalex.org/W1965325756
- https://openalex.org/W1967324141
- https://openalex.org/W1968693054
- https://openalex.org/W1968798662
- https://openalex.org/W1970062588
- https://openalex.org/W1972160704
- https://openalex.org/W1972871262
- https://openalex.org/W1973082508
- https://openalex.org/W1973613743
- https://openalex.org/W1974074998
- https://openalex.org/W1976120634
- https://openalex.org/W1976636888
- https://openalex.org/W1976749464
- https://openalex.org/W1980942712
- https://openalex.org/W1981036614
- https://openalex.org/W1981740630
- https://openalex.org/W1981953172
- https://openalex.org/W1982695759
- https://openalex.org/W1985728900
- https://openalex.org/W1987430298
- https://openalex.org/W1990574575
- https://openalex.org/W1990644324
- https://openalex.org/W1990926259
- https://openalex.org/W1993042337
- https://openalex.org/W1996566664
- https://openalex.org/W1997058647
- https://openalex.org/W1998660188
- https://openalex.org/W1999159677
- https://openalex.org/W1999830133
- https://openalex.org/W2001101493
- https://openalex.org/W2004772190
- https://openalex.org/W2007211407
- https://openalex.org/W2008525776
- https://openalex.org/W2009134620
- https://openalex.org/W2009594384
- https://openalex.org/W2009650955
- https://openalex.org/W2009833479
- https://openalex.org/W2010273594
- https://openalex.org/W2010425466
- https://openalex.org/W2011190163
- https://openalex.org/W2011700455
- https://openalex.org/W2014114527
- https://openalex.org/W2014163577
- https://openalex.org/W2014574377
- https://openalex.org/W2014622858
- https://openalex.org/W2020220004
- https://openalex.org/W2021752411
- https://openalex.org/W2021981153
- https://openalex.org/W2024525458
- https://openalex.org/W2025180344
- https://openalex.org/W2026799324
- https://openalex.org/W2026832357
- https://openalex.org/W2027063265
- https://openalex.org/W2030206590
- https://openalex.org/W2033134445
- https://openalex.org/W2033642053
- https://openalex.org/W2034271542
- https://openalex.org/W2035482871
- https://openalex.org/W2036770644
- https://openalex.org/W2037350170
- https://openalex.org/W2037606383
- https://openalex.org/W2040737547
- https://openalex.org/W2043197532
- https://openalex.org/W2045758998
- https://openalex.org/W2048103941
- https://openalex.org/W2048754522
- https://openalex.org/W2050479285
- https://openalex.org/W2051426845
- https://openalex.org/W2054260111
- https://openalex.org/W2056199650
- https://openalex.org/W2056336718
- https://openalex.org/W2056752073
- https://openalex.org/W2058020857
- https://openalex.org/W2059628336
- https://openalex.org/W2063542323
- https://openalex.org/W2063779752
- https://openalex.org/W2065164655
- https://openalex.org/W2066456831
- https://openalex.org/W2068199765
- https://openalex.org/W2074225517
- https://openalex.org/W2074483296
- https://openalex.org/W2075514521
- https://openalex.org/W2076429784
- https://openalex.org/W2076870888
- https://openalex.org/W2079106221
- https://openalex.org/W2079450984
- https://openalex.org/W2080744486
- https://openalex.org/W2084473597
- https://openalex.org/W2087848624
- https://openalex.org/W2089580004
- https://openalex.org/W2090414491
- https://openalex.org/W2090654400
- https://openalex.org/W2093972428
- https://openalex.org/W2095438393
- https://openalex.org/W2095648136
- https://openalex.org/W2096010820
- https://openalex.org/W2096577216
- https://openalex.org/W2097584335
- https://openalex.org/W2101070580
- https://openalex.org/W2101334128
- https://openalex.org/W2104744815
- https://openalex.org/W2105220251
- https://openalex.org/W2107557962
- https://openalex.org/W2107788476
- https://openalex.org/W2110168541
- https://openalex.org/W2111898826
- https://openalex.org/W2112313930
- https://openalex.org/W2113099805
- https://openalex.org/W2114319021
- https://openalex.org/W2118739111
- https://openalex.org/W2119738402
- https://openalex.org/W2119792333
- https://openalex.org/W2121441663
- https://openalex.org/W2121654107
- https://openalex.org/W2121678235
- https://openalex.org/W2122335802
- https://openalex.org/W2122803078
- https://openalex.org/W2123274136
- https://openalex.org/W2123750279
- https://openalex.org/W2126179966
- https://openalex.org/W2126940530
- https://openalex.org/W2128314959
- https://openalex.org/W2129736850
- https://openalex.org/W2130912823
- https://openalex.org/W2132463041
- https://openalex.org/W2132486749
- https://openalex.org/W2132693675
- https://openalex.org/W2133903921
- https://openalex.org/W2134170969
- https://openalex.org/W2135643379
- https://openalex.org/W2138230504
- https://openalex.org/W2139540253
- https://openalex.org/W2140312669
- https://openalex.org/W2142875089
- https://openalex.org/W2143752845
- https://openalex.org/W2145702255
- https://openalex.org/W2148242024
- https://openalex.org/W2148764920
- https://openalex.org/W2149013149
- https://openalex.org/W2150215146
- https://openalex.org/W2150872839
- https://openalex.org/W2159929956
- https://openalex.org/W2161555895
- https://openalex.org/W2162010696
- https://openalex.org/W2163005465
- https://openalex.org/W2163181850
- https://openalex.org/W2166045982
- https://openalex.org/W2169541524
- https://openalex.org/W2172274087
- https://openalex.org/W2334332858
- https://openalex.org/W2394881923
- https://openalex.org/W2408857681
- https://openalex.org/W2413044490
- https://openalex.org/W2414368675
- https://openalex.org/W2418572012
- https://openalex.org/W2777987555
- https://openalex.org/W4211150788
- https://openalex.org/W4231983498