Frontiers in Neuroscience

Introduction

Praktyki medytacyjne mają ugruntowane korzyści w procesach afektywnych i poznawczych (Tang et al., 2015). Istnieje jednak szeroka gama praktyk medytacyjnych, które obejmują zestaw praktyk stosowanych w celu kultywowania pozytywnych cech w umyśle i zwiększenia wglądu w to, jak funkcjonuje umysł-ciało. Co więcej, definicja medytacji ma wiele różnych znaczeń w różnych kontekstach. Podczas gdy chrześcijańskie, judaistyczne i islamskie formy medytacji mają na ogół charakter dewocyjny lub biblijny, inne formy medytacji mają na celu wewnętrzną samoregulację umysłu. Zaproponowano, że efekty poznawcze i afektywne mogą się różnić w zależności od rodzaju wykonywanej medytacji (Lutz i in., 2008a,b). Ten przegląd skupia się na czterech powszechnych praktykach medytacyjnych, w tym skupionej uwagi (FA), otwartego monitorowania (OM), medytacji transcendentalnej (TM) i miłości-życzliwości (LK).

Dwa powszechnie badane rodzaje praktyk treningu uwagi obejmują FA i OM. Skupiona uwaga (FA) obejmuje Jogę Himalajską, Mantrę i Mettę; natomiast OM obejmuje Zen, Isha Jogę, Shoonya Jogę i Vipassanę. Wykazano, że FA i OM wzmacniają kontrolę uwagi, regulację emocji, samoświadomość i poprawiają poznawczą kontrolę konfliktu (Lippelt i in., 2014; Tang i in., 2015). FA jest praktyką polegającą na utrzymywaniu stałej selektywnej uwagi na wybranej koncepcji lub obiekcie, takim jak oddech, doznanie fizyczne lub obraz wizualny. Wybrany obiekt służy jako kotwica dla uwagi, a w rezultacie uważa się, że FA kultywuje bystrość umysłu i koncentrację. OM, z drugiej strony, wiąże się z koncentrowaniem się na samej świadomości. Zamiast utrzymywania selektywnej uwagi na wybranym obiekcie i unikania natrętnych myśli lub rozproszeń, OM obejmuje akceptację wewnętrznych i zewnętrznych wskazówek w celu nieosądzającej świadomości. Celem OM jest pozostanie uważnym na każde doświadczenie, które może się pojawić, bez skupiania się na konkretnym obiekcie. Należy zauważyć, że OM i FA nie wykluczają się wzajemnie, i podczas gdy praktyki OM mogą pociągać za sobą pewne aspekty FA, odwrotna sytuacja niekoniecznie jest prawdą. Na przykład, praktyki OM często zaczynają się od skupienia się na konkretnym obiekcie, podobnie jak praktyki FA. Zamiast utrzymywać to skupienie jako główny cel, jak to ma miejsce w FA, umysł w OM jest trenowany do stopniowego przenoszenia skupienia z tego obiektu i stawania się świadomym występowania myśli, doznań i obrazów, gdy powstają i rozpływają się, a w końcu zaczyna monitorować sam proces świadomości. Dlatego OM wywołuje szersze skupienie uwagi niż FA (Lippelt i in., 2014), a osoby praktykujące OM mają tendencję do posiadania ogólnie szerszego zakresu uwagi i osiągają lepsze wyniki w zadaniach podtrzymujących uwagę (Ainsworth i in., 2013; Lippelt i in., 2014).

Medytacja transcendentalna (TM) to medytacja z mantrą, której celem jest unikanie rozpraszających myśli. Celem jest wykorzystanie dźwięku lub mantry, aby być świadomym teraźniejszości bez obiektu myśli. W tej praktyce nie ma kontemplacji, FA ani monitorowania bieżącego doświadczenia (Travis i Pearson, 2000). W przeciwieństwie do tego, medytacja LK ma na celu rozwinięcie miłości i współczucia do siebie i do wszystkich innych istot. Medytujący w końcu skupi się na współczuciu wobec tych, których nie zna i rozszerzy je na tych, których nie lubi. Negatywne skojarzenia zostają zastąpione pozytywnymi społecznymi lub empatycznymi nastawieniami (Vago i Silbersweig, 2012; Lippelt et al., 2014). Jako takie, medytacja LK została powiązana z poprawą kontroli poznawczej i monitorowania konfliktu (Hunsinger et al., 2013).

Choć korzyści z medytacji FA, OM, TM i LK zostały opisane gdzie indziej, neurobiologiczne podstawy tych korzyści są wciąż w fazie początkowej. Istnieją dowody na to, że te formy medytacji powodują zarówno długotrwałe, jak i krótkotrwałe zmiany w mózgu. Długotrwałe zmiany anatomiczne były tradycyjnie analizowane za pomocą strukturalnego rezonansu magnetycznego (MR), który zapewnia doskonałą rozdzielczość przestrzenną. Istnieją dowody na to, że medytacja może powodować zmiany strukturalne w mózgu, w tym zwiększenie grubości kory regionów takich jak kora przedczołowa (PFC) i insula (Lazar i in., 2005; Santarnecchi i in., 2014; Engen i in., 2017). Dodatkowo, funkcjonalne obrazowanie MR może wykryć zmiany w aktywacji korowej i podkorowej, a także w łączności funkcjonalnej; jednak rozdzielczość czasowa dla takich zmian jest ograniczona. W przeciwieństwie do tego, elektroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG) i EEG source-space są metodami obrazowania o doskonałej rozdzielczości czasowej, które mogą uchwycić krótkoterminowe zmiany oscylacyjne podczas medytacji, poświęcając jednocześnie rozdzielczość przestrzenną. Zrozumienie oscylacji związanych z różnymi formami medytacji pomoże w doskonaleniu tych praktyk medytacyjnych i potencjalnie pozwoli na sztuczną manipulację w leczeniu chorób.

W tym przeglądzie systematycznie analizujemy podobieństwa i różnice w oscylacjach neuronalnych wśród czterech powszechnie badanych praktyk medytacyjnych, w tym medytacji FA, OM, TM i LK.

Neuronal Activation During Meditation

Badania funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) wykazały, że różne rodzaje medytacji zwiększają aktywność w różnych regionach mózgu, w tym PFC, insula i przedniej korze zakrętu obręczy (ACC). Co ciekawe, różne formy medytacji mogą aktywować różne regiony mózgu. FA powoduje zwiększoną aktywność mózgu i łączność w ACC w stosunku do OM (Lazar i in., 2000; Botvinick i in., 2004; Manna i in., 2010). FA wiąże się również ze zwiększoną aktywnością prawej grzbietowo-bocznej PFC i połączeniem z prawą insulą, czego nie zaobserwowano w OM (D’Esposito, 2007). Ponadto, zarówno FA, jak i OM wykazują zwiększony sygnał fMRI w tylnej części insuli podczas zadań uwagi interoceptywnej w porównaniu z zadaniami eksterocepcji (Farb i in., 2013). Jak można się spodziewać, te formy medytacji są również związane ze zwiększoną łącznością w sieciach mózgowych, takich jak grzbietowa sieć uwagi (Froeliger et al., 2012).

W przeciwieństwie do tego, uważa się, że większość praktyk medytacyjnych, w tym FA, OM i LK, dezaktywuje sieć trybu domyślnego (DMN). Ta DMN jest aktywna podczas biernego odpoczynku lub czynności mimowolnych i obejmuje brzuszną przyśrodkową PFC, przyśrodkowy płat skroniowy, prekuneus i tylny zakręt obręczy (Brewer i in., 2011; Garrison i in., 2015; Simon i Engstrom, 2015). Co ważne, TM skutkuje ciągłym wzrostem aktywności DMN (Travis i Parim, 2017).

Choć jasne jest, że praktyki medytacyjne mogą aktywować określone regiony mózgu i połączenia funkcjonalne związane z funkcją wykonawczą i nastrojem, mierzone za pomocą fMRI, praktyki te wpływają również na wzorce oscylacji neuronalnych w tych regionach. W szczególności, neuronalne oscylacje mogą być oceniane w lokalnym regionie lub pomiędzy różnymi regionami mózgu. Siła danej częstotliwości oscylacyjnej w danym regionie może być analizowana przy użyciu analizy mocy. Koherencja to stopień sprzężenia określonej częstotliwości pomiędzy dwoma różnymi regionami mózgu i może być wykorzystywana jako wskaźnik łączności funkcjonalnej. EEG i MEG mogą być użyte do zbadania mocy i koherencji w określonym paśmie częstotliwości. Zrozumienie jak medytacja moduluje te neuronalne oscylacje może pomóc wyjaśnić związek pomiędzy oscylacjami mózgowymi a procesami poznawczymi.

Częstotliwość delta

Delta oscylacje powstają ze wzgórza lub kory mózgowej i mieszczą się w zakresie od 0,5 do 3 Hz. W kontekście medytacji i oscylacji neuronowych, rola częstotliwości delta nie jest dobrze opisana. Istnieją ograniczone dowody sugerujące, że częstotliwość delta jest zmniejszona podczas OM, takich jak tradycja Vipassana. W jednym z długoterminowych badań Vipassany, obustronna moc delta z przodu (1-4 Hz), ale nie moc delta w linii środkowej, była zmniejszona u tych, którzy zgłosili, że nie są senni podczas medytacji (Cahn et al., 2010). Warto zauważyć, że zwiększona aktywność wolnej delty podczas głębokiego snu i zwiększona aktywność delty podczas medytacji sugeruje, że zmiany w delcie podczas medytacji promują wzmocniony stan czuwania. Podobnie, medytacja LK była związana ze zwiększoną aktywnością delta (Basar et al., 2008). Co ciekawe, w osobnym badaniu medytacja powodowała obniżenie aktywności delta, jednak gdy prezentowany był element dystraktora, a medytujący był zachęcany do skupienia się na nim, przednia moc delta wzrastała (Cahn i in., 2013). Sugeruje to potencjalną rolę rytmu delta w zaangażowaniu uwagi.

Częstotliwość theta

Ludzki rytm theta jest wzorcem oscylacyjnym występującym w strukturach korowych i podkorowych, charakteryzującym się oscylacjami w zakresie 3,5-7 Hz. U ludzi, zwiększone korowe oscylacje theta zostały opisane podczas różnych zadań uczenia się, w tym rozpoznawania (Raghavachari et al., 2001; Hsieh et al., 2011), przypominania (Sederberg et al., 2003) i zadań wirtualnej nawigacji przestrzennej (Kahana et al., 1999; de Araujo et al., 2002; Caplan et al., 2003; Watrous et al., 2011). Poza lokalną aktywnością oscylacyjną, rytmy theta są synchronizowane w wielu obszarach mózgu podczas wykonywania złożonych zadań poznawczych (Mizuhara i in., 2004; Ekstrom i in., 2005). Zwiększoną aktywność korowych rytmów theta wykazano również podczas wykonywania zadań związanych z pamięcią roboczą (Raghavachari i in., 2001, 2006). Badania EEG skóry głowy wykazały, że zwiększona aktywność theta przed zadaniem pamięciowym jest skorelowana z udanym odzyskiwaniem pamięci epizodycznej, podczas gdy zmniejszona aktywność theta wiąże się ze słabą pamięcią epizodyczną (Addante i in., 2011). Chociaż wiadomo, że medytacja poprawia uwagę, uczenie się i pamięć (Chan i in., 2017; Taren i in., 2017), nie przeprowadzono badań przyczynowych dotyczących roli zmian EEG w medytacji i pamięci. Badania EEG neurofeedback sugerują poprawę w zakresie poznania, w tym uwagi, pamięci proceduralnej i pamięci rozpoznawczej (Gruzelier, 2014). Integracja neurofeedbacku z medytacją może pomóc lepiej określić związek między pamięcią a medytacją.

Wzrosty aktywności theta zaobserwowano w różnych praktykach medytacyjnych, w tym FA, OM, TM i LK (Baijal i Srinivasan, 2010; Cahn i in., 2010; Pasquini i in., 2015). Co ciekawe, wzrost mocy theta był pozytywnie skorelowany z ilością treningu i doświadczenia w każdej praktyce medytacyjnej, co może pomóc w wyjaśnieniu poprawy w zakresie pamięci i uwagi. Oscylacje theta podczas czuwania występują w regionach przedniej linii środkowej, takich jak PFC (Asada i in., 1999) i ACC (Onton i in., 2005) (ryc. 1). Ta aktywność Fm theta (Fm theta) związana jest z koncentracją uwagi (Basar i in., 2001; Mitchell i in., 2008), jak również z aktywacją układu autonomicznego (Kubota i in., 2001; Takahashi i in., 2005). W szczególności, istnieją dowody na wzrost Fm theta zarówno w FA, jak i OM (Takahashi i in., 2005; Dentico i in., 2016; Braboszcz i in., 2017). Uważa się, że Fm theta jest związana z uwewnętrznioną uwagą. Jako taka, występuje zwiększona aktywność Fm theta podczas praktyki OM (Lippelt i in., 2014). Aktywność Fm theta u medytujących Zen była skorelowana ze zwiększoną aktywnością przywspółczulną i skorelowana ze zmniejszoną aktywacją współczulną, wspierając ideę ACC jako źródła Fm theta biorąc pod uwagę jego rolę w funkcji poznawczej i kontroli autonomicznej.

Oprócz amplitudy częstotliwości theta, występują również zmiany w koherencji theta (tj. synchronizacji wzorców odpalania neuronów) podczas medytacji OM. Podczas gdy przednia i ciemieniowa koherencja theta jest związana z zadaniami funkcji wykonawczych, takimi jak pamięć robocza (Sauseng et al., 2005), podobne wyniki zostały wykazane podczas OM (Cahn et al., 2013). Istnieją również dowody na zwiększoną koherencję theta pomiędzy obszarami centralnymi, skroniowymi i potylicznymi podczas TM (Tomljenovic et al., 2016). Nie zostało to jednak zbadane w medytacji FA.

Częstotliwość alfa

Zakres częstotliwości alfa mieści się w przedziale od 8 do 13 Hz, występuje głównie w korze potylicznej i jest najbardziej zauważalny w różnych stadiach snu. Zarówno medytacja FA jak i OM były związane ze wzrostem przedczołowej i lewej ciemieniowej aktywności alfa podczas cykli snu NREM. Wzrost ten pozytywnie korelował z ilością treningu medytacyjnego (Dentico et al., 2016). Istnieją również dowody na zwiększoną czołową, ciemieniową i potyliczną moc alfa i synchronizację podczas medytacji (Travis, 2001; Cahn i in., 2013). Podczas gdy wykazano, że zarówno OM, jak i FA demonstrują zwiększoną amplitudę i synchronię czołowej alfa (Travis, 2001), ostatnie badanie na pacjentach przebudzonych wykazało, że tradycja OM (Vipassana) skutkowała wzrostem mocy alfa w porównaniu do kontroli naiwnych medytacyjnie i praktykujących FA (Joga Himalajska) podczas aktywnej medytacji i błądzenia umysłu (Braboszcz i in., 2017). Istnieją również dowody na to, że doświadczeni medytujący mają zwiększoną przedczołową i ciemieniową moc alfa podczas snu (Dentico et al., 2016). Wydaje się, że nie ma konsensusu co do obecności parieto-occipitalnej alfa u praktykujących medytację, przy czym niektóre badania sugerują zwiększoną tylną moc alfa, podczas gdy inne badania sugerują, że medytacja FA i OM obniża alfa (Dentico i in., 2016; Braboszcz et al., 2017).

Istnieją dowody na zwiększoną koherencję alfa w regionach czołowych i ciemieniowych w tradycjach FA i OM, a także TM (Travis, 2001; Cahn et al., 2013; Travis i Parim, 2017). Dodatkowo, w przeciwieństwie do FA i OM, dominującą oscylacją podczas TM jest czołowy rytm alfa w przeciwieństwie do rytmu theta. Praktyka Medytacji Transcendentalnej została powiązana ze zwiększoną mocą alfa wśród tylnego zakrętu obręczy, precuneus oraz przyśrodkowej i dolnej kory skroniowej (Travis i Parim, 2017; van Lutterveld i in., 2017).

Częstotliwość beta

Oscylacje beta u ludzi (13-30 Hz) są typowo związane z przetwarzaniem sensomotorycznym (Symons i in., 2016); jednak ostatnio powiązano je z uwagą, emocjami i kontrolą poznawczą (Guntekin i in., 2013; Symons i in., 2016). Istnieją sprzeczne dowody na temat wpływu medytacji na oscylacje beta. Podczas gdy istnieją pewne dowody, które sugerują brak zmian w aktywności beta podczas OM (Pasquini i in., 2015), inne badania sugerują spadek aktywności beta w zakręcie kątowym oraz tylnej części kory zakrętu obręczy i kory ciemieniowej (Dor-Ziderman i in., 2013; Faber i wsp., 2015). Istnieją również doniesienia o obniżeniu potylicznych oscylacji beta podczas TM (Tomljenovic et al., 2016). I odwrotnie, istnieją dowody na zwiększoną aktywność beta w insuli, dolnym zakręcie czołowym i przednim płacie skroniowym podczas medytacji mindfulness (Thomas i in., 2014; Schoenberg i in., 2017).

Częstotliwość gamma

Oscylacje gamma u dorosłych ludzi mieszczą się w zakresie od 30 do 100 Hz i uważa się, że są zaangażowane w szereg reakcji sensorycznych i poznawczych (Pritchett i in., 2015; Kambara i in., 2017). W różnych formach tradycji FA i OM, praktykujący wykazywali szybką aktywność gamma o szczytowych częstotliwościach około 40 Hz w obustronnych półkulach obserwowanych tylko u wysoko zaawansowanych medytujących (Fell i in., 2010). Istnieją dowody na zwiększoną aktywność gamma u zaawansowanych praktyków różnych praktyk medytacyjnych, w tym tradycji FA, OM, LK i TM. Dokładniej, zarówno w praktykach FA (Himalayan Yoga), jak i OM (Vipassana, Isha i Shoonya Yoga), obserwuje się wzrost gamma parieto-occipital (60-110 Hz) w porównaniu z kontrolami (Braboszcz i in., 2017). Tylny wzrost aktywności gamma może być związany z często opisywaną zwiększoną jasnością percepcyjną zgłaszaną w procesach medytacyjnych OM (Cahn i in., 2010). U biegłych medytujących w buddyzmie tybetańskim, podczas medytacji współczucia obserwowano wyższą przednio-ciemieniową moc gamma (Lutz i in., 2004). Co warte podkreślenia, jedno z badań sugerowało, że podczas medytacji Zen (inna forma OM), moc gamma o wysokiej częstotliwości (100-245 Hz) w korze zakrętu obręczy i korze somatosensorycznej dodatnio korelowała ze stopniem samozgłaszanej uważności (Hauswald i in., 2015). Podczas gdy funkcjonalna rola aktywności gamma nie jest jeszcze jasna, jedną z hipotez jest to, że indukuje ona neuroplastyczność poprzez powtarzanie, ponieważ nadal jest obserwowana u bardziej doświadczonych medytujących w różnych praktykach (Braboszcz et al., 2017). Badania te sugerują, że praktyki medytacji mindfulness zwiększają oscylacje gamma w wielu, ale specyficznych regionach mózgu w zależności od konkretnego rodzaju medytacji.

W przeciwieństwie do koherencji theta i alfa, istnieją dowody na zwiększoną koherencję oscylacji gamma w regionach parieto-potylicznych podczas Vipassany oraz w regionach czołowo-ciemieniowych u praktykujących buddyzm (Lutz i in., 2004; Cahn i in., 2013). Istnieją pewne dowody na różnice w oscylacji gamma między tradycjami medytacyjnymi, ponieważ odnotowano wzrost stosunku gamma/alfa u praktykujących FA w stosunku do praktykujących OM (Braboszcz i in., 2017).

Podsumowanie

Medytacja powoduje znaczące zmiany w aktywności korowej i podkorowej. Jak można było się spodziewać, różne formy medytacji wywołują aktywację różnych regionów mózgu. Wcześniejsze prace wykazały, że oscylacje elektrograficzne są ważne w poznaniu. Tutaj dokonaliśmy przeglądu efektów medytacji FA, OM, TM i LK na neuronalną aktywność oscylacyjną.

Obecne badania sugerują, że medytacja ma wiele korzystnych efektów na nastrój, świadomość i świadomość. Medytacja powoduje strukturalne i funkcjonalne zmiany w mózgu. Podczas aktywnej medytacji, istnieją wyraźne zmiany w aktywności elektrograficznej, zarówno regionalnie jak i globalnie. Wydaje się również, że istnieją wyraźne różnice w profilach EEG w zależności od doświadczenia. Jedno z badań nad praktykującymi Jogę Satyanandy wykazało, że średniozaawansowani (średnia doświadczenia 4 lata) praktykujący mieli zwiększone oscylacje niskiej częstotliwości (theta i alfa) w prawym górnym płacie czołowym, prawym dolnym płacie czołowym i prawym przednim płacie skroniowym, podczas gdy zaawansowani (średnia doświadczenia 30 lat) mieli zwiększone oscylacje wysokiej częstotliwości (beta i gamma) w tych samych regionach (Thomas et al., 2014). Zaawansowani praktycy wydają się również mieć bardziej spójne zmiany elektrograficzne, a koncepcja cechy medytacyjnej z neuronowymi korelatami oscylacyjnymi staje się coraz wyraźniejsza. Chociaż odnotowano korelacje między aktywnością elektryczną a zachowaniem, należy przeprowadzić dalsze badania w celu potwierdzenia tych korelacji.

Clinical Implications and Future Directions

Określenie neuronalnych podstaw medytacji może być potencjalnie wykorzystane do poprawy treningu medytacyjnego i lepszego zrozumienia obwodów neuronalnych. Bardziej szczegółowo, oscylacyjny neurofeedback mógłby być używany do korelowania obiektywnej miary aktywności mózgu z subiektywnym doświadczeniem, a tym samym być używany jako narzędzie do szkolenia medytacyjnego (van Lutterveld et al., 2017).

Zrozumienie wzajemnego oddziaływania między medytacją a funkcjonalnymi i anatomicznymi korelatami nie tylko pomaga informować o tym, jak medytacja przynosi korzyści poznawcze, ale potencjalnie może być używane do określania celów dla terapeutycznej neuromodulacji. Ponieważ wiele procesów chorobowych skutkuje zmienionymi wzorcami oscylacyjnymi, identyfikacja specyficznych aberracji oscylacyjnych w stanie chorobowym i odwrotnie – form medytacji, które odwracają te cechy, może prowadzić do terapii opartych na elektrofizjologii. Na przykład, pasma częstotliwości alfa i delta są integralną częścią snu. Lepsze zrozumienie perturbacji w oscylacjach neuronowych może być ewentualnie wykorzystane do leczenia zaburzeń snu poprzez medytację. Co więcej, istnieją zmienione oscylacje neuronalne w zaburzeniach neuropsychiatrycznych, takich jak depresja, uzależnienie, zespół nadpobudliwości psychoruchowej z deficytem uwagi i choroba dwubiegunowa. W przyszłości zabiegi oparte na medytacji mogą być potencjalnie rozszerzone dla tych zaburzeń neuropsychiatrycznych. Jednakże, ponieważ istnieje wiele rodzajów tradycji medytacyjnych, należy przeprowadzić bardziej rygorystyczne badania, aby wyjaśnić niuanse obrazowania i zmiany elektrofizjologiczne, które występują w każdym rodzaju medytacji.

Wkład autorów

DL, EK, PG, AG i FG: uczestniczyli w tworzeniu koncepcji, przygotowaniu i edycji manuskryptu.

Oświadczenie o konflikcie interesów

Autorzy oświadczają, że badania zostały przeprowadzone przy braku jakichkolwiek komercyjnych lub finansowych powiązań, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.

.