Hjärnans syncentrum processar normalt det vi ser och det vi föreställer oss. Intrycken skickas sedan vidare till mellanhjärnan där de blir minnen. LSD i kombination med musik leder till att mellanhjärnan skickar komplexa intryck till syncentrat, vilket ger upphov till mer ovanliga hallucinationer.
LSD kan även upplösa känslan av jaget när delar av hjärnan som normalt inte kommunicerar börjar interagera med varandra. Det gör att det blir svårt att skilja på vad som är tankar och vad som är verklighet.
Hjärnans utökade kommunikation under LSD-rus har dokumenterats av David Nutt på Imperial Collage i samarbete med Beckley foundation. 20 personer fick sin hjärna avbildad under ett LSD-rus. Testpersonerna injicerades med LSD och deras hjärnor kunde sedan studeras med hjälp av magnetisk resonanstomografi.