W trakcie badania mózgu przy użyciu fMRI możemy zaobserwować aktywność niektórych jego obszarów w tym samym momencie. Aktywność ta różni się w zależności od tego co robimy – myśląc o jedzeniu uaktywniamy inne obszary, niż gdy słuchamy kołysanek z dzieciństwa. Jeśli aktywacji ulegają globalnie współpracujące obszary, mamy do czynienia z wysoką integracją, gdy zamiast tego pracują lokalne układy, mamy do czynienia z segregacją. Integracja i segregacja balansują między sobą tak, by zapewnić optymalne przetwarzanie informacji. Przyczyn niektórych chorób upatruje się właśnie w zaburzeniu tego balansu. Segregacja narasta wraz z wiekiem, stąd coraz trudniej przestawić się na nowe sposoby działania. Gdy do tej wiedzy zastosujemy teorię grafów, okaże się, że stanem optymalnego balansu będzie sieć small-world, dzięki której poszczególne części układu są od siebie odseparowane (unikamy sytuacji, gdy informacja długo podróżuje wśród niewłaściwych adresatów), ale też mają możliwość kontaktu ze sobą (unikamy braku wymiany informacji).
W badaniu naukowców z Uniwersytetu Cambridge opublikowanym w czasopiśmie „NeuroImage” wzięło udział 20 osób, które wcześniej miały doświadczenie z psychodelikami. Uczestników skanowano funkcjonalnym rezonansem magnetycznym trzykrotnie, przy czym jeden skan odbywał się przy akompaniamencie muzyki i nie uwzględniono go w końcowych rezultatach. Skany przeprowadzono dwukrotnie w odstępie dwóch tygodni. Raz uczestnikom podano placebo, za drugim razem 75 𝜇g LSD w roztworze soli fizjologicznej. Jedna osoba musiała zrezygnować, doświadczając tzw. bad tripa, zaś wyników czterech osób ze względu na zbyt gwałtowne ruchy głową podczas skanowania, ostatecznie nie zawarto w badaniu. Poza obserwacją stanu mózgu charakterystycznego dla sieci small-world, w badaniu wyodrębniono także wpływ LSD na stany określone jako przypadkowy (gdy niektóre części są od siebie odseparowane, utrudniając wymianę informacji) i regularny (gdy wysoka liczba połączeń spowalnia przepływ informacji).
Według autorów badania jedną z najciekawszych obserwacji była rozbieżność w czasie między najwyższą intensywnością subiektywnych doświadczeń uczestników (tzw. peak) a aktywnością mózgu. Efekt „utraty ego” był poprzedzony wzrostem organizacji sieci small-world przy jednoczesnym wysokim poziomie globalnej integracji. Badacze uznali to za szczególnie ważne w kontekście silnego związku wrażenia „śmierci ego” z pozytywnymi wynikami terapii z zastosowaniem psychodelików. Co więcej, badanie sugeruje, że pod wpływem LSD mózg jest w stanie „przezwyciężyć” tradycyjne ograniczenia związane z dotychczasową segregacją i „wypróbować” współdziałanie swoich części w nowych konfiguracjach. Struktura anatomicznych połączeń neuronów dostosowuje się do utrwalonych funkcjonalnych połączeń – na przykład kiedy uporczywie myślimy te same myśli (funkcja), to nasze neurony łącza się w sposób (struktura), umożliwiający łatwiejsze przetwarzanie tej funkcji (w myśl zasady: „neurons that fire together, wire together”). Pod wpływem LSD regiony mózgu komunikują się funkcjonalnie w sposób mniej ograniczony połączeniami anatomicznymi. LSD zwiększało też przypadkowość sieci (czyli nieoptymalny stan), co rekompensowały wzmożone działania lokalne, umacniając organizację sieci small-world. Podobne zjawisko obserwowano wcześniej w trakcie badań nad ayahuaską. Badanie wykazało także, że LSD redukowało aktywność kory przedczołowej, co do której zakłada się, że odpowiada za „monitoring rzeczywistości”, czyli oddzielanie procesów zachodzących na zewnątrz nas od wewnętrznych procesów umysłowych. Byłoby to zbieżne z doniesieniami o podobieństwach stanów psychodelicznych do schizofrenii, co do której przypuszcza się, że wychylenie balansu w stronę integracji skutkuje np. uznaniem naszego wewnętrznego monologu za rozmowę z kimś. Autorzy podkreślili również, że rozpatrywanie wyników skanów fMRI z uwzględnieniem podziału na stany zwiększonej segregacji i integracji, pozwoliło uzyskać znacznie bogatszy wgląd we wpływ LSD na działanie mózgu.
