Fronteras en Neurociencia

Introducción

Las prácticas de meditación tienen beneficios bien establecidos en los procesos afectivos y cognitivos (Tang et al., 2015). Sin embargo, hay una gran variedad de prácticas de meditación, que comprenden un conjunto de prácticas utilizadas para cultivar cualidades positivas en la mente y para mejorar la comprensión de cómo funciona la mente-cuerpo. Además, la definición de meditación tiene muchos significados diferentes en distintos contextos. Mientras que las formas de meditación cristianas, judaicas e islámicas son generalmente devocionales o escriturales, otras formas de meditación tienen como objetivo la autorregulación interna de la mente. Se ha propuesto que los efectos cognitivos y afectivos pueden diferir según el tipo de meditación realizada (Lutz et al., 2008a,b). Esta revisión se centra en cuatro prácticas comunes de meditación, incluyendo la atención focalizada (AF), la monitorización abierta (OM), la meditación trascendental (MT) y la bondad amorosa (LK).

Dos tipos comúnmente estudiados de prácticas de entrenamiento de la atención incluyen la AF y la OM. La atención focalizada (AF) incluye el Yoga del Himalaya, el Mantra y la Metta; mientras que la OM incluye el Zen, el Isha Yoga, el Shoonya Yoga y la Vipassana. Se ha demostrado que la AF y la OM mejoran el control de la atención, la regulación de las emociones, la autoconciencia y el control cognitivo de los conflictos (Lippelt et al., 2014; Tang et al., 2015). La AF es la práctica de mantener una atención selectiva sostenida en un concepto u objeto elegido, como la respiración, una sensación física o una imagen visual. El objeto elegido sirve de ancla para la atención y, como resultado, se cree que la AF cultiva la agudeza mental y la concentración. La OM, por otro lado, implica centrarse en la propia conciencia. En lugar de mantener la atención selectiva en un objeto elegido y evitar los pensamientos intrusivos o las distracciones, la OM implica la aceptación de las señales internas y externas con el objetivo de ser consciente sin juzgar. El objetivo de la OM es permanecer atento a cualquier experiencia que pueda surgir sin centrarse en un objeto concreto. Hay que tener en cuenta que la OM y la AF no se excluyen mutuamente, y aunque las prácticas de OM pueden conllevar algunos aspectos de la AF, lo contrario no es necesariamente cierto. Por ejemplo, las prácticas de OM a menudo comienzan centrándose en un objeto específico, de forma similar a las prácticas de AF. En lugar de mantener ese enfoque como el objetivo principal, como es el caso de la AF, la mente en la OM se entrena para cambiar gradualmente el enfoque de ese objeto y ser consciente de la ocurrencia de pensamientos, sensaciones e imágenes a medida que surgen y se disuelven, y eventualmente comenzar a monitorear el proceso de conciencia en sí mismo. Por lo tanto, la OM induce un enfoque atencional más amplio que la AF (Lippelt et al., 2014), y los practicantes de la OM tienden a tener un alcance atencional generalmente más amplio y a rendir mejor en las tareas de atención sostenida (Ainsworth et al., 2013; Lippelt et al., 2014).

La meditación trascendental (MT) es una meditación con mantras cuyo objetivo es evitar los pensamientos distractores. El objetivo es utilizar un sonido o mantra para ser consciente del presente sin un objeto de pensamiento. En esta práctica, no hay contemplación, AF ni seguimiento de la experiencia actual (Travis y Pearson, 2000). En cambio, la meditación LK tiene como objetivo desarrollar el amor y la compasión por uno mismo y hacia todos los demás seres. El meditador acabará centrándose en la compasión hacia los que no conoce y la extenderá hacia los que le desagradan. Las asociaciones negativas se sustituyen por una mentalidad social o empática positiva (Vago y Silbersweig, 2012; Lippelt et al., 2014). Como tal, la meditación LK se ha asociado con la mejora del control cognitivo y la supervisión de los conflictos (Hunsinger et al., 2013).

Aunque los beneficios de la meditación FA, OM, TM y LK se han descrito en otros lugares, los fundamentos neurobiológicos de estos beneficios están todavía en su fase inicial. Hay pruebas de que estas formas de meditación producen cambios en el cerebro tanto a largo como a corto plazo. Los cambios anatómicos a largo plazo se han analizado tradicionalmente con imágenes de resonancia magnética (RM) estructural, que proporciona una excelente resolución espacial. Hay pruebas de que la meditación puede provocar cambios estructurales en el cerebro, incluido el aumento del grosor cortical de regiones como la corteza prefrontal (CPF) y la ínsula (Lazar et al., 2005; Santarnecchi et al., 2014; Engen et al., 2017). Además, las imágenes funcionales de RM pueden detectar cambios en la activación cortical y subcortical, así como en la conectividad funcional; sin embargo, la resolución temporal de dichos cambios es limitada. Por el contrario, la electroencefalografía (EEG), la magnetoencefalografía (MEG) y la EEG en el espacio de la fuente son modalidades de imagen con una excelente resolución temporal que pueden capturar los cambios oscilatorios a corto plazo durante la meditación, sacrificando la resolución espacial. La comprensión de las oscilaciones asociadas con diferentes formas de meditación ayudará a perfeccionar estas prácticas meditativas, y potencialmente permitirá la manipulación artificial en el tratamiento de la enfermedad.

En esta revisión, analizamos sistemáticamente las similitudes y diferencias en las oscilaciones neuronales entre cuatro prácticas de meditación comúnmente estudiadas, incluyendo la FA, OM, TM, y la meditación LK.

Activación neuronal durante la meditación

Los estudios de resonancia magnética funcional (fMRI) han demostrado que varios tipos de meditación aumentan la actividad en varias regiones del cerebro, incluyendo el CPF, la ínsula y la corteza cingulada anterior (ACC). Curiosamente, diferentes formas de meditación pueden activar diferentes regiones del cerebro. La AF provoca un aumento de la actividad cerebral y de la conectividad en el CAC en relación con la OM (Lazar et al., 2000; Botvinick et al., 2004; Manna et al., 2010). La AF también se asocia con un aumento de la actividad del CPF dorsolateral derecho y de la conectividad con la ínsula derecha, lo que no se ha observado en la OM (D’Esposito, 2007). Además, tanto la AF como la OM demuestran un aumento de la señal de fMRI en la ínsula posterior durante las tareas de atención interoceptiva en comparación con las tareas de exterocepción (Farb et al., 2013). Como es de esperar, estas formas de meditación también se asocian a un aumento de la conectividad en redes cerebrales como la red atencional dorsal (Froeliger et al., 2012).

En cambio, se cree que la mayoría de las prácticas de meditación, incluidas la AF, la OM y la LK, desactivan la red de modo por defecto (DMN). Esta DMN está activa durante el descanso pasivo despierto o las actividades involuntarias e incluye el CPF medial ventral, el lóbulo temporal medial, el precuneus y el giro cingulado posterior (Brewer et al., 2011; Garrison et al., 2015; Simon y Engstrom, 2015). Cabe destacar que la MT resulta en una elevación continua de la actividad de la DMN (Travis y Parim, 2017).

Aunque está claro que las prácticas de meditación pueden activar regiones cerebrales específicas y la conectividad funcional asociada con la función ejecutiva y el estado de ánimo, según lo medido a través de fMRI, estas prácticas también afectan a los patrones de oscilación neural en estas regiones. En particular, las oscilaciones neurales pueden evaluarse en una región local o entre varias regiones del cerebro. La fuerza de una determinada frecuencia oscilatoria en una región concreta puede analizarse mediante un análisis de potencia. La coherencia es el grado de acoplamiento de una frecuencia concreta entre dos regiones cerebrales diferentes y puede utilizarse como indicador de la conectividad funcional. Tanto el EEG como la MEG pueden utilizarse para investigar la potencia y la coherencia dentro de una banda de frecuencia concreta. Comprender cómo la meditación modula estas oscilaciones neurales puede ayudar a dilucidar la relación entre las oscilaciones cerebrales y los procesos cognitivos.

Frecuencia delta

Las oscilaciones delta surgen del tálamo o del córtex y oscilan entre 0,5 y 3 Hz. En el contexto de la meditación y las oscilaciones neurales, el papel de la frecuencia delta no está bien descrito. Hay pruebas limitadas que sugieren que la frecuencia delta se reduce durante la OM, como la tradición Vipassana. En un estudio de Vipassana a largo plazo, la potencia delta frontal bilateral (1-4 Hz), pero no la potencia delta de la línea media, se redujo en aquellos que declararon no estar somnolientos durante la meditación (Cahn et al., 2010). Cabe destacar que el aumento de la actividad delta lenta durante el sueño profundo y el aumento de la actividad delta durante la meditación sugieren que los cambios en el delta durante la meditación promueven un mayor estado de vigilia. Del mismo modo, la meditación LK se ha asociado con un aumento de la actividad delta (Basar et al., 2008). Curiosamente, en otro estudio, la meditación mostró una reducción de la actividad delta; sin embargo, cuando se presentó un elemento distractor y se animó al meditador a centrarse en el elemento distractor, la potencia delta frontal aumentó (Cahn et al., 2013). Esto sugiere un papel potencial del ritmo delta en el compromiso atencional.

Frecuencia theta

El ritmo theta humano es un patrón oscilatorio que se encuentra en estructuras corticales y subcorticales, caracterizado por oscilaciones en el rango de 3,5-7 Hz. En humanos, se ha descrito un aumento de las oscilaciones theta corticales durante una variedad de tareas de aprendizaje, incluyendo el reconocimiento (Raghavachari et al., 2001; Hsieh et al., 2011), el recuerdo (Sederberg et al., 2003) y las tareas de navegación espacial virtual (Kahana et al., 1999; de Araujo et al., 2002; Caplan et al., 2003; Watrous et al., 2011). Además de la actividad oscilatoria local, los ritmos theta se sincronizan en múltiples regiones del cerebro durante tareas cognitivas complejas (Mizuhara et al., 2004; Ekstrom et al., 2005). También se ha demostrado un aumento de la actividad theta cortical durante las tareas de memoria de trabajo (Raghavachari et al., 2001, 2006). Los estudios de EEG del cuero cabelludo han demostrado que el aumento de la actividad theta antes de una tarea de memoria se correlaciona con la recuperación exitosa de la memoria episódica, mientras que la disminución de la actividad theta se ha asociado con una memoria episódica pobre (Addante et al., 2011). Aunque se sabe que la meditación mejora la atención, el aprendizaje y la memoria (Chan et al., 2017; Taren et al., 2017), no ha habido estudios causales sobre el papel de los cambios del EEG de la meditación y la memoria. Los estudios de neuro-retroalimentación EEG sugieren mejoras en la cognición, incluyendo la atención, la memoria procedimental y la memoria de reconocimiento (Gruzelier, 2014). La integración de la neuro-retroalimentación en la meditación puede ayudar a definir mejor la relación entre la memoria y la meditación.

Se han observado aumentos en la actividad theta a través de una variedad de prácticas de meditación, incluyendo FA, OM, TM y LK (Baijal y Srinivasan, 2010; Cahn et al., 2010; Pasquini et al., 2015). Curiosamente, el aumento de la potencia theta se correlacionó positivamente con la cantidad de entrenamiento y experiencia en cada práctica de meditación, lo que puede ayudar a explicar las mejoras en la memoria y la atención. Las oscilaciones theta durante la vigilia se producen en regiones de la línea media frontal, como el CPF (Asada et al., 1999) y el CAC (Onton et al., 2005) (Figura 1). Esta actividad theta de la línea media frontal (Fm theta) se ha asociado con el compromiso atencional concentrativo (Basar et al., 2001; Mitchell et al., 2008), así como con la activación del sistema autonómico (Kubota et al., 2001; Takahashi et al., 2005). En particular, hay pruebas de aumentos de Fm theta tanto en FA como en OM (Takahashi et al., 2005; Dentico et al., 2016; Braboszcz et al., 2017). Se cree que la Fm theta está asociada a la atención internalizada. Como tal, hay un aumento de Fm theta durante la práctica de la OM (Lippelt et al., 2014). La actividad Fm theta en meditadores Zen se correlacionó con un aumento de la actividad parasimpática y se correlacionó con una disminución de la activación simpática, apoyando la idea del ACC como una fuente de Fm theta dado su papel en la función cognitiva y el control autonómico.

Además de la amplitud de la frecuencia theta, también hay cambios en la coherencia theta (es decir, la sincronía de los patrones de disparo neuronal) durante la meditación OM. Mientras que la coherencia theta frontal y parietal se asocia con tareas de función ejecutiva como la memoria de trabajo (Sauseng et al., 2005), se han mostrado resultados similares durante la OM (Cahn et al., 2013). También hay pruebas de un aumento de la coherencia theta entre las áreas central, temporal y occipital durante la MT (Tomljenovic et al., 2016). Sin embargo, esto no se ha investigado en la meditación FA.

Frecuencia Alfa

La banda de frecuencia alfa oscila entre 8 y 13 Hz, se encuentra predominantemente en la corteza occipital, y se observa más notablemente en varias etapas del sueño. Tanto la meditación FA como la OM se han asociado con el aumento de la actividad alfa prefrontal y parietal izquierda durante los ciclos de sueño NREM. Este aumento se correlaciona positivamente con la cantidad de entrenamiento de meditación (Dentico et al., 2016). También hay pruebas de un aumento de la potencia alfa frontal, parietal y occipital y de la sincronía durante la meditación (Travis, 2001; Cahn et al., 2013). Mientras que tanto la OM como la FA han demostrado un aumento de la amplitud alfa frontal y de la sincronía (Travis, 2001), un estudio reciente en pacientes despiertos demostró que la tradición de la OM (Vipassana) dio lugar a un aumento de la potencia alfa en comparación con los controles ingenuos de meditación y los practicantes de la FA (Yoga del Himalaya) durante la meditación activa y el vagabundeo de la mente (Braboszcz et al., 2017). También hay pruebas de que los meditadores experimentados tienen una mayor potencia alfa prefrontal y parietal durante el sueño (Dentico et al., 2016). Parece que no hay consenso sobre la presencia de alfa parieto-occipital en los practicantes de meditación, con algunos estudios que sugieren un aumento de la potencia alfa posterior, mientras que otros estudios sugieren que la meditación FA y OM disminuyen el alfa (Dentico et al, 2016; Braboszcz et al., 2017).

Hay evidencia de un aumento de la coherencia alfa en las regiones frontal y parietal en las tradiciones FA y OM, así como en la MT (Travis, 2001; Cahn et al., 2013; Travis y Parim, 2017). Además, a diferencia de la FA y la OM, la oscilación predominante durante la MT es el ritmo alfa frontal en contraposición al ritmo theta. La práctica de la Meditación Trascendental se ha asociado con un aumento de la potencia alfa entre el giro cingulado posterior, el precuneus y la corteza temporal medial e inferior (Travis y Parim, 2017; van Lutterveld et al., 2017).

Frecuencia beta

Las oscilaciones beta humanas (13-30 Hz) se asocian típicamente con el procesamiento sensoriomotor (Symons et al., 2016); sin embargo, más recientemente, se han relacionado con la atención, la emoción y el control cognitivo (Guntekin et al., 2013; Symons et al., 2016). Hay pruebas contradictorias sobre los efectos de la meditación en las oscilaciones beta. Mientras que hay algunas pruebas que sugieren que no hay cambios en la actividad beta durante la OM (Pasquini et al., 2015), otros estudios sugieren una disminución de la actividad beta en el giro angular y las cortezas cinguladas y parietales posteriores (Dor-Ziderman et al., 2013; Faber et al., 2015). También hay informes sobre la disminución de las oscilaciones beta occipitales durante la MT (Tomljenovic et al., 2016). Por el contrario, hay pruebas de que hay un aumento de la actividad beta en la ínsula, la circunvolución frontal inferior y el lóbulo temporal anterior durante la meditación de atención plena (Thomas et al., 2014; Schoenberg et al., 2017).

Frecuencia gamma

Las oscilaciones gamma en humanos adultos oscilan entre 30 y 100 Hz, y se cree que están implicadas en una serie de respuestas sensoriales y cognitivas (Pritchett et al., 2015; Kambara et al., 2017). En varias formas de tradiciones de AF y OM, los practicantes han exhibido una actividad gamma rápida con frecuencias máximas de alrededor de 40 Hz en los hemisferios bilaterales, observada solo en meditadores muy avanzados (Fell et al., 2010). Hay evidencia de un aumento de la actividad gamma en los practicantes avanzados de varias prácticas de meditación, incluyendo las tradiciones de FA, OM, LK y TM. Más concretamente, tanto en las prácticas de FA (Yoga del Himalaya) como en las de OM (Vipassana, Isha y Shoonya Yoga), hay un aumento de la gamma parieto-occipital (60-110 Hz) en comparación con los controles (Braboszcz et al., 2017). El aumento posterior de la actividad gamma puede estar relacionado con la mayor claridad perceptiva descrita a menudo en los procesos meditativos de la OM (Cahn et al., 2010). En meditadores budistas tibetanos expertos, durante la meditación de compasión hubo una mayor potencia gamma fronto-parietal (Lutz et al., 2004). Cabe destacar que un estudio sugirió que durante la meditación Zen (otra forma de OM), la potencia gamma de alta frecuencia (100-245 Hz) en la corteza cingulada y la corteza somatosensorial se correlacionó positivamente con el grado de mindfulness autodeclarado (Hauswald et al., 2015). Aunque el papel funcional de la actividad gamma aún no está claro, una hipótesis es que induce la neuroplasticidad a través de la repetición, ya que se sigue observando en meditadores más experimentados a través de diferentes prácticas (Braboszcz et al., 2017). Estos estudios sugieren que las prácticas de meditación de atención plena aumentan las oscilaciones gamma a través de regiones cerebrales múltiples, pero específicas, dependiendo del tipo específico de meditación.

En contraste con la coherencia theta y alfa, hay evidencia de un aumento de la coherencia de la oscilación gamma en las regiones parieto-occipitales durante Vipassana y en las regiones fronto-parietales en los practicantes budistas (Lutz et al., 2004; Cahn et al., 2013). Hay algunas pruebas de las diferencias de oscilación gamma entre las tradiciones de meditación, ya que hay un aumento reportado en la relación gamma / alfa en los practicantes de FA en relación con los practicantes de OM (Braboszcz et al., 2017).

Conclusión

La meditación resulta en cambios significativos en la actividad cortical y subcortical. Como era de esperar, diferentes formas de meditación provocan la activación de diferentes regiones del cerebro. Trabajos anteriores han demostrado que las oscilaciones electrográficas son importantes en la cognición. Aquí, revisamos los efectos de la meditación FA, OM, TM y LK en la actividad oscilatoria neural.

Las investigaciones actuales sugieren que la meditación tiene muchos efectos beneficiosos en el estado de ánimo, la conciencia y el conocimiento. La meditación produce cambios estructurales y funcionales en el cerebro. Durante la meditación activa, se producen distintos cambios en la actividad electrográfica, tanto a nivel regional como global. También parece haber diferencias claras en los perfiles del EEG en función de la experiencia. Un estudio sobre practicantes de Yoga Satyananda demostró que los practicantes intermedios (experiencia media de 4 años) tenían un aumento de las oscilaciones de baja frecuencia (theta y alfa) en los lóbulos frontal superior derecho, frontal inferior derecho y temporal anterior derecho, mientras que los practicantes avanzados (experiencia media de 30 años) tenían un aumento de las oscilaciones de alta frecuencia (beta y gamma) en las mismas regiones (Thomas et al., 2014). Los practicantes avanzados también parecen tener cambios electrográficos más consistentes y el concepto de un rasgo meditativo con correlatos oscilatorios neurales se está haciendo más claro. Aunque ha habido correlaciones entre la actividad eléctrica y el comportamiento, es necesario realizar más investigaciones para validar estas correlaciones.

Implicaciones clínicas y direcciones futuras

Determinar la base neural de la meditación puede utilizarse potencialmente para mejorar el entrenamiento de la meditación y comprender mejor los circuitos neuronales. Más específicamente, la neurorretroalimentación oscilatoria podría utilizarse para correlacionar una medida objetiva de la actividad cerebral con la experiencia subjetiva y, por lo tanto, utilizarse como una herramienta para el entrenamiento de la meditación (van Lutterveld et al., 2017).

Entender la interacción entre la meditación y los correlatos funcionales y anatómicos no solo ayuda a informar sobre cómo la meditación beneficia a la cognición, sino que podría utilizarse potencialmente para determinar objetivos para la neuromodulación terapéutica. Dado que muchos procesos de enfermedad dan lugar a patrones oscilatorios alterados, la identificación de aberraciones oscilatorias específicas en un estado de enfermedad y, a la inversa, de formas de meditación que reviertan esos rasgos, podría conducir a tratamientos basados en la electrofisiología. Por ejemplo, las bandas de frecuencia alfa y delta son integrales en el sueño. Dilucidar mejor las perturbaciones de las oscilaciones neuronales podría servir para tratar los trastornos del sueño mediante la meditación. Además, existen oscilaciones neuronales alteradas en trastornos neuropsiquiátricos como la depresión, la adicción, el trastorno por déficit de atención e hiperactividad y el trastorno bipolar. En el futuro, los tratamientos basados en la meditación podrían ampliarse para estos trastornos neuropsiquiátricos. Sin embargo, como hay muchos tipos de tradiciones de meditación, es necesario realizar estudios más rigurosos para dilucidar los cambios de imagen y electrofisiológicos matizados que se producen con cada tipo de meditación.

Contribuciones de los autores

DL, EK, PG, AG y FG: participaron en la conceptualización de ideas, la preparación y la edición del manuscrito.

Declaración de conflicto de intereses

Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación comercial o financiera que pudiera interpretarse como un potencial conflicto de intereses.