Understanding Central Nervous System Effects of Deliriant Hallucinogenic Drugs through Experimental Animal Models

Abstract

Hallucinogenic drugs potently alter human behavior and have a millennia-long history of use for medicinal and religious purposes. Interest is rapidly growing in their potential as CNS modulators and therapeutic agents for brain conditions. Antimuscarinic cholinergic drugs, such as atropine and scopolamine, induce characteristic hyperactivity and dream-like hallucinations and form a separate group of hallucinogens known as “deliriants”. Although atropine and scopolamine are relatively well-studied drugs in cholinergic physiology, deliriants represent the least-studied class of hallucinogens in terms of their behavioral and neurological phenotypes. As such, novel approaches and new model organisms are needed to investigate the CNS effects of these compounds. Here, we comprehensively evaluate the preclinical effects of deliriant hallucinogens in various animal models, their mechanisms of action, and potential interplay with other signaling pathways. We also parallel experimental and clinical findings on deliriant agents and outline future directions of translational research in this field.

Molekularne podstawy działania wybranych substancji psychoaktywnych

“…Wśród halucynogenów można wyróżnić kilka grup, które charakteryzują się odmiennymi mechanizmami działania. Do najbardziej popularnych zaliczamy halucynogeny klasyczne (inaczej psychodeliki), halucynogeny dysocjacyjne, czyli dysocjanty oraz delirianty [98,110].…”

“…Do tej grupy zaliczamy atropinę, hioscyjaminę czy skopoloaminę -alkaloidy tropanowe, występujące w roślinach zielnych z rodziny psiankowatych (Solanaceae), takich jak pokrzyk wilcza jagoda (Atropa belladonna), bieluń dziędzierzawa (Datura stramonium) czy lulek czarny (Hyoscyamus niger), rozpowszechnionych na całym świecie, także w Polsce. Delirianty to nieselektywni, kompetycyjni antagoniści receptorów muskarynowych, które są receptorami metabotropowymi dla acetylocholiny znajdującymi się zarówno w ośrodkowym jak i obwodowym układzie nerwowym [110]. Ośrodkowo, receptory muskarynowe są zlokalizowane między innymi w takich strukturach jak hipokamp, kora nowa, jądra podstawne, wzgórze i ciało migdałowate, gdzie pełnią ważne funkcje w procesach uczenia się i pamięci, a także w kontroli uwagi, snu i czuwania [139].…”

“…Blokowanie receptorów muskarynowych pozazwojowych (znajdujących się w efektorach) przez delirianty, powoduje szereg efektów fizjologicznych, takich jak zwiększenie częstotliwości rytmu serca, zmniejszenie napięcia mięśni gładkich, osłabienie motoryki przewodu pokarmowego, hamowanie wydzielania gruczołów czy rozszerzenie źrenic [138]. W większych dawkach substancje te wykazują także działanie na OUN, wywołując charakterystyczny stan delirium, obejmujący zaburzenia świadomości i uwagi, zaburzenia czynności poznawczych, w tym upo-śledzenie pamięci, kompetencji językowych, omamy, a czasem także zwiększoną lub zmniejszoną aktywność ruchową [110].…”

A global workspace, evolution-based model of the effect of psychedelics on consciousness.

“…Delirium implies a state of confusion that may include hallucinations, memory impairment, cognitive deficits, restlessness, and agitation. This state is common in psychosis and other mental disorders, but can also be evoked by deliriants (Volgin et al, 2019). The affective and cognitive effects of deliriants are less well studied compared with other psychedelics.…”

“…The more pronounced effects of deliriants are likely to reflect activity in subcortical parts of the brain (Volgin et al, 2019) and may be due to an imbalance of dopaminergic stimulation in the mesolimbic system as a consequence of impaired muscarinic receptors (Trzepacz, 2000). It is not clear what causes the hallucinogenic effect, but it may be due to a general disturbance of brain activity.…”