Frontiers in Neuroscience

Introducere

Practicile de meditație au beneficii bine stabilite în procesele afective și cognitive (Tang et al., 2015). Cu toate acestea, există o mare varietate de practici de meditație, care cuprind un set de practici utilizate pentru a cultiva calități pozitive în minte și pentru a spori înțelegerea modului în care funcționează mintea-corp. În plus, definiția meditației are multe semnificații diferite în contexte variate. În timp ce formele creștine, iudaice și islamice de meditație sunt, în general, devoționale sau scripturale, alte forme de meditație au ca scop autoreglarea internă a minții. S-a propus ca efectele cognitive și afective să difere în funcție de tipul de meditație efectuată (Lutz et al., 2008a,b). Această trecere în revistă se concentrează asupra a patru practici comune de meditație, inclusiv atenția concentrată (FA), monitorizarea deschisă (OM), meditația transcendentală (TM) și iubirea bunăvoinței (LK).

Două tipuri de practici de formare a atenției studiate în mod obișnuit includ FA și OM. Atenția focalizată (FA) include Himalaya Yoga, Mantra și Metta; în timp ce OM include Zen, Isha Yoga, Shoonya Yoga și Vipassana. S-a demonstrat că FA și OM sporesc controlul atenției, reglarea emoțiilor, conștientizarea de sine și îmbunătățesc controlul cognitiv al conflictului (Lippelt et al., 2014; Tang et al., 2015). FA este practica de menținere a unei atenții selective susținute asupra unui concept sau obiect ales, cum ar fi respirația, senzația fizică sau o imagine vizuală. Obiectul ales servește ca o ancoră pentru atenție și, ca urmare, se consideră că FA cultivă acuitatea mentală și concentrarea. OM, pe de altă parte, presupune concentrarea asupra conștiinței însăși. În loc să susțină o atenție selectivă asupra unui obiect ales și să evite gândurile intruzive sau distragerile, OM implică acceptarea indiciilor interne și externe cu scopul de a conștientiza fără a judeca. Scopul OM este de a rămâne atent la orice experiență care poate apărea, fără a se concentra pe un anumit obiect. De remarcat, OM și FA nu se exclud reciproc și, deși practicile OM pot implica unele aspecte ale FA, opusul nu este neapărat adevărat. De exemplu, practicile de OM încep adesea prin concentrarea asupra unui obiect specific, similar practicilor de FA. Mai degrabă decât să mențină acea concentrare ca obiectiv principal, așa cum este cazul în FA, mintea în OM este antrenată să își schimbe treptat concentrarea de la acel obiect și să devină conștientă de apariția gândurilor, senzațiilor și imaginilor pe măsură ce apar și se dizolvă, iar în cele din urmă să înceapă să monitorizeze procesul de conștientizare în sine. Prin urmare, OM induce o focalizare atențională mai largă decât FA (Lippelt et al., 2014), iar practicanții OM tind să aibă o sferă atențională în general mai largă și să aibă performanțe mai bune în sarcinile de atenție susținută (Ainsworth et al., 2013; Lippelt et al., 2014).

Meditația transcendentală (TM) este o meditație cu mantre care vizează evitarea gândurilor care distrag atenția. Scopul este de a folosi un sunet sau o mantra pentru a fi conștient de prezent fără un obiect de gândire. În această practică, nu există contemplare, FA sau monitorizare a experienței curente (Travis și Pearson, 2000). În schimb, meditația LK urmărește să dezvolte iubirea și compasiunea pentru sine și față de toate celelalte ființe. În cele din urmă, meditatorul se va concentra asupra compasiunii față de cei pe care nu îi cunoaște și o va extinde față de cei pe care nu îi place. Asociațiile negative sunt înlocuite cu mentalități sociale sau empatice pozitive (Vago și Silbersweig, 2012; Lippelt et al., 2014). Ca atare, meditația LK a fost asociată cu un control cognitiv îmbunătățit și cu monitorizarea conflictelor (Hunsinger et al., 2013).

În timp ce beneficiile meditației FA, OM, TM și LK au fost descrise în altă parte, fundamentele neurobiologice ale acestor beneficii sunt încă în fază incipientă. Există dovezi că aceste forme de meditație au ca rezultat schimbări pe termen lung și pe termen scurt în creier. Modificările anatomice pe termen lung au fost analizate în mod tradițional cu ajutorul imagisticii prin rezonanță magnetică (RM) structurală, care oferă o rezoluție spațială excelentă. Există dovezi că meditația poate duce la modificări structurale în creier, inclusiv la creșterea grosimii corticale a unor regiuni precum cortexul prefrontal (PFC) și insula (Lazar et al., 2005; Santarnecchi et al., 2014; Engen et al., 2017). În plus, imagistica funcțională prin rezonanță magnetică poate detecta modificări ale activării corticale și subcorticale, precum și ale conectivității funcționale; cu toate acestea, rezoluția temporală pentru astfel de modificări este limitată. În schimb, electroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG) și EEG source-space sunt modalități de imagistică cu o rezoluție temporală excelentă care pot capta modificări oscilatorii pe termen scurt în timpul meditației, sacrificând în același timp rezoluția spațială. Înțelegerea oscilațiilor asociate cu diferite forme de meditație va ajuta la perfecționarea acestor practici meditative și, potențial, va permite manipularea artificială în tratamentul bolilor.

În această recenzie, analizăm sistematic asemănările și diferențele în oscilațiile neuronale între patru practici de meditație studiate în mod obișnuit, inclusiv meditația FA, OM, TM și LK.

Activarea neuronală în timpul meditației

Studiile IRM funcționale (fMRI) au demonstrat că diferite tipuri de meditație cresc activitatea în diferite regiuni ale creierului, inclusiv PFC, insula și cortexul cingular anterior (ACC). Interesant este faptul că diferite forme de meditație pot activa diferite regiuni ale creierului. FA are ca rezultat creșterea activității cerebrale și a conectivității în ACC în raport cu OM (Lazar et al., 2000; Botvinick et al., 2004; Manna et al., 2010). FA este, de asemenea, asociată cu o creștere a activității PFC dorsolaterale drepte și a conectivității la insula dreaptă, ceea ce nu a fost observat în cazul OM (D’Esposito, 2007). În plus, atât FA, cât și OM demonstrează un semnal fMRI crescut în insula posterioară în timpul sarcinilor de atenție interoceptivă în comparație cu sarcinile de exterocepție (Farb et al., 2013). După cum este de așteptat, aceste forme de meditație sunt, de asemenea, asociate cu o conectivitate crescută în rețelele cerebrale, cum ar fi rețeaua atențională dorsală (Froeliger et al., 2012).

În schimb, se crede că majoritatea practicilor de meditație, inclusiv FA, OM și LK, dezactivează rețeaua modului implicit (DMN). Această DMN este activă în timpul repausului pasiv treaz sau al activităților involuntare și include PFC medial ventral, lobul temporal medial, precuneus și girusul cingular posterior (Brewer et al., 2011; Garrison et al., 2015; Simon și Engstrom, 2015). De remarcat, TM are ca rezultat o creștere continuă a activității DMN (Travis și Parim, 2017).

În timp ce este clar că practicile de meditație pot activa regiuni specifice ale creierului și conectivitatea funcțională asociate cu funcția executivă și starea de spirit, așa cum au fost măsurate prin RMNf, aceste practici afectează, de asemenea, modelele de oscilație neuronală din aceste regiuni. În special, oscilațiile neuronale pot fi evaluate într-o regiune locală sau între diverse regiuni ale creierului. Puterea unei anumite frecvențe oscilatorii într-o anumită regiune poate fi analizată cu ajutorul unei analize de putere. Coerența este gradul de cuplare a unei anumite frecvențe între două regiuni diferite ale creierului și poate fi utilizată ca indicator al conectivității funcționale. Atât EEG, cât și MEG pot fi utilizate pentru a investiga puterea și coerența în cadrul unei anumite benzi de frecvență. Înțelegerea modului în care meditația modulează aceste oscilații neuronale poate ajuta la elucidarea relației dintre oscilațiile cerebrale și procesele cognitive.

Frecvența delta

Oscilațiile delta apar din talamus sau cortex și variază între 0,5 și 3 Hz. În contextul meditației și al oscilațiilor neuronale, rolul frecvenței delta nu este bine descris. Există dovezi limitate care sugerează că frecvența delta este redusă în timpul OM, cum ar fi tradiția Vipassana. Într-un studiu Vipassana pe termen lung, puterea delta frontală bilaterală (1-4 Hz), dar nu și puterea delta pe linia mediană, a fost redusă la cei care au raportat că nu au fost somnoroși în timpul meditației (Cahn et al., 2010). De remarcat, creșterea activității delta lente în timpul somnului profund și creșterea activității delta în timpul meditației sugerează că modificările delta în timpul meditației promovează o stare de veghe îmbunătățită. În mod similar, meditația LK a fost asociată cu creșterea activității delta (Basar et al., 2008). În mod interesant, într-un studiu separat, meditația a evidențiat o reducere a activității delta; cu toate acestea, atunci când a fost prezentat un element de distragere a atenției și meditatorul a fost încurajat să se concentreze asupra elementului de distragere a atenției, puterea delta frontală a crescut (Cahn et al., 2013). Acest lucru sugerează un rol potențial al ritmului delta în angajarea atenției.

Frecvența theta

Ritmul theta uman este un model oscilator care se găsește în structurile corticale și subcorticale, caracterizat prin oscilații în intervalul 3,5-7 Hz. La om, au fost descrise oscilații theta corticale crescute în timpul unei varietăți de sarcini de învățare, inclusiv recunoașterea (Raghavachari et al., 2001; Hsieh et al., 2011), reamintirea (Sederberg et al., 2003) și sarcini de navigare spațială virtuală (Kahana et al., 1999; de Araujo et al., 2002; Caplan et al., 2003; Watrous et al., 2011). În plus față de activitatea oscilatorie locală, ritmurile theta sunt sincronizate în mai multe regiuni ale creierului în timpul sarcinilor cognitive complexe (Mizuhara et al., 2004; Ekstrom et al., 2005). De asemenea, a fost demonstrată o creștere a activității theta corticale în timpul sarcinilor de memorie de lucru (Raghavachari et al., 2001, 2006). Studiile EEG la nivelul scalpului au demonstrat că activitatea teta crescută înainte de o sarcină de memorie este corelată cu recuperarea cu succes a memoriei episodice, în timp ce activitatea teta scăzută a fost asociată cu o memorie episodică slabă (Addante et al., 2011). Deși se știe că meditația îmbunătățește atenția, învățarea și memoria (Chan et al., 2017; Taren et al., 2017), nu au existat studii cauzale privind rolul modificărilor EEG din meditație și memoria. Studiile de neurofeedback EEG sugerează îmbunătățiri în cogniție, inclusiv atenția, memoria procedurală și memoria de recunoaștere (Gruzelier, 2014). Integrarea neurofeedback-ului în meditație poate ajuta la o mai bună definire a relației dintre memorie și meditație.

Creșterea activității theta a fost observată într-o varietate de practici de meditație, inclusiv FA, OM, TM și LK (Baijal și Srinivasan, 2010; Cahn et al., 2010; Pasquini et al., 2015). Interesant, creșterea puterii theta a fost corelată pozitiv cu cantitatea de antrenament și experiență în fiecare practică de meditație, ceea ce poate ajuta la explicarea îmbunătățirilor în memorie și atenție. Oscilațiile theta în timpul stării de veghe apar în regiunile frontale ale liniei mediane, cum ar fi PFC (Asada et al., 1999) și ACC (Onton et al., 2005) (Figura 1) (Figura 1). Această activitate theta din linia mediană frontală (Fm theta) a fost asociată cu implicarea atențională concentrativă (Basar et al., 2001; Mitchell et al., 2008), precum și cu activarea sistemului autonom (Kubota et al., 2001; Takahashi et al., 2005). În special, există dovezi pentru creșteri ale Fm theta atât în FA, cât și în OM (Takahashi et al., 2005; Dentico et al., 2016; Braboszcz et al., 2017). Se crede că Fm theta este asociată cu atenția internalizată. Ca atare, există o creștere a Fm theta în timpul practicii OM (Lippelt et al., 2014). Activitatea Fm theta la meditatorii Zen a fost corelată cu creșterea activității parasimpatice și corelată cu scăderea activării simpatice, susținând ideea că ACC este o sursă de Fm theta, dat fiind rolul său în funcția cognitivă și controlul autonom.

În plus față de amplitudinea frecvenței theta, există, de asemenea, schimbări în coerența theta (adică sincronia modelelor de ardere neuronală) în timpul meditației OM. În timp ce coerența theta frontală și parietală este asociată cu sarcinile funcției executive, cum ar fi memoria de lucru (Sauseng et al., 2005), constatări similare au fost demonstrate în timpul OM (Cahn et al., 2013). Există, de asemenea, dovezi pentru creșterea coerenței theta între zonele centrale, temporale și occipitale în timpul TM (Tomljenovic et al., 2016). Cu toate acestea, acest lucru nu a fost investigat în meditația FA.

Frecvența alfa

Banda de frecvență alfa variază între 8 și 13 Hz, se află predominant în cortexul occipital și este observată mai ales în diferite stadii ale somnului. Atât meditația FA, cât și meditația OM au fost asociate cu creșteri ale activității alfa prefrontale și parietale stângi în timpul ciclurilor de somn NREM. Această creștere s-a corelat pozitiv cu cantitatea de antrenament de meditație (Dentico et al., 2016). Există, de asemenea, dovezi pentru creșterea puterii alfa frontale, parietale și occipitale și a sincroniei în timpul meditației (Travis, 2001; Cahn et al., 2013). În timp ce atât OM, cât și FA au demonstrat o creștere a amplitudinii și a sincroniei alfa frontale (Travis, 2001), un studiu recent la pacienți treji a demonstrat că tradiția OM (Vipassana) a dus la o creștere a puterii alfa în comparație cu controalele naive de meditație și cu practicanții FA (Himalaya Yoga) în timpul meditației active și a rătăcirii minții (Braboszcz et al., 2017). Există, de asemenea, dovezi că meditatorii experimentați au o putere alfa prefrontală și parietală crescută în timpul somnului (Dentico et al., 2016). Se pare că nu există un consens cu privire la prezența alfa parieto-occipitală la practicanții de meditație, unele studii sugerând o creștere a puterii alfa posterioare, în timp ce alte studii sugerează că meditația FA și OM scade alfa (Dentico et al., 2016; Braboszcz et al., 2017).

Există dovezi pentru creșterea coerenței alfa în regiunile frontale și parietale în tradițiile FA și OM, precum și în TM (Travis, 2001; Cahn et al., 2013; Travis și Parim, 2017). În plus, spre deosebire de FA și OM, oscilația predominantă în timpul TM este ritmul alfa frontal, spre deosebire de ritmul theta. Practica Meditației Transcendentale a fost asociată cu o putere alfa crescută în rândul girusului cingular posterior, precuneus și cortexului temporal medial și inferior (Travis și Parim, 2017; van Lutterveld et al, 2017).

Frecvența beta

Oscilațiile beta umane (13-30 Hz) sunt de obicei asociate cu procesarea senzorio-motorie (Symons et al., 2016); cu toate acestea, mai recent, acestea au fost legate de atenție, emoție și control cognitiv (Guntekin et al., 2013; Symons et al., 2016). Există dovezi contradictorii cu privire la efectele meditației asupra oscilațiilor beta. În timp ce există unele dovezi care sugerează că nu există nicio modificare a activității beta în timpul OM (Pasquini et al., 2015), alte studii sugerează o scădere a activității beta în girusul unghiular și cortexul cingular și parietal posterior (Dor-Ziderman et al., 2013; Faber et al., 2015). Există, de asemenea, rapoarte privind scăderea oscilațiilor beta occipitale în timpul TM (Tomljenovic et al., 2016). În schimb, există dovezi că există o activitate beta crescută în insulă, girusul frontal inferior și lobul temporal anterior în timpul meditației mindfulness (Thomas et al., 2014; Schoenberg et al., 2017).

Frecvența Gamma

Oscilațiile gamma la oamenii adulți variază între 30 și 100 Hz și se crede că sunt implicate într-o serie de răspunsuri senzoriale și cognitive (Pritchett et al., 2015; Kambara et al., 2017). În diverse forme de tradiții FA și OM, practicanții au prezentat o activitate gamma rapidă, cu frecvențe de vârf în jurul a 40 Hz în emisferele bilaterale, observate doar la meditatorii foarte avansați (Fell et al., 2010). Există dovezi ale unei activități gamma crescute la practicanții avansați ai diferitelor practici de meditație, inclusiv tradițiile FA, OM, LK și TM. Mai precis, atât în practicile FA (Himalaya Yoga), cât și în cele OM (Vipassana, Isha și Shoonya Yoga), există o creștere a gamma parieto-occipitală (60-110 Hz) în comparație cu controalele (Braboszcz et al., 2017). Creșterea posterioară a activității gamma poate fi legată de claritatea perceptuală îmbunătățită, adesea descrisă, raportată în procesele meditative OM (Cahn et al., 2010). La meditatorii budiști tibetani experți, în timpul meditației de compasiune a existat o putere gamma fronto-parietală mai mare (Lutz et al., 2004). De remarcat, un studiu a sugerat că, în timpul meditației Zen (o altă formă de OM), puterea gamma de înaltă frecvență (100-245 Hz) în cortexul cingular și cortexul somatosenzorial s-a corelat pozitiv cu gradul de mindfulness auto-raportat (Hauswald et al., 2015). Deși rolul funcțional al activității gamma nu este încă clar, o ipoteză este că aceasta induce neuroplasticitate prin repetiție, așa cum continuă să fie observată la meditatorii mai experimentați în diferite practici (Braboszcz et al., 2017). Aceste studii sugerează că practicile de meditație mindfulness cresc oscilațiile gamma în mai multe regiuni cerebrale, dar specifice, în funcție de tipul specific de meditație.

În contrast cu coerența theta și alfa, există dovezi pentru o coerență crescută a oscilațiilor gamma în regiunile parieto-occipitale în timpul Vipassana și în regiunile fronto-parietale la practicanții budiști (Lutz et al., 2004; Cahn et al., 2013). Există unele dovezi privind diferențele de oscilație gamma între tradițiile de meditație, deoarece s-a raportat o creștere a raportului gamma/alpha la practicanții FA în raport cu practicanții OM (Braboszcz et al., 2017).

Concluzie

Meditația are ca rezultat schimbări semnificative în activitatea corticală și subcorticală. Așa cum era de așteptat, diferite forme de meditație determină activarea diferitelor regiuni ale creierului. Lucrările anterioare au demonstrat că oscilațiile electrografice sunt importante în cogniție. Aici, am analizat efectele meditației FA, OM, TM și LK asupra activității oscilatorii neuronale.

Cercetarea actuală sugerează că meditația are multe efecte benefice asupra stării de spirit, conștiinței și conștientizării. Meditația are ca rezultat schimbări structurale și funcționale ale creierului. În timpul meditației active, există schimbări distincte în activitatea electrografică, atât la nivel regional, cât și global. De asemenea, se pare că există diferențe distincte în profilurile EEG în funcție de experiență. Un studiu asupra practicanților de Satyananda Yoga a demonstrat că practicanții intermediari (experiență medie de 4 ani) au prezentat oscilații de frecvență joasă (theta și alfa) crescute în lobul frontal superior drept, frontal inferior drept și în lobul temporal anterior drept, în timp ce, practicanții avansați (experiență medie de 30 de ani) au prezentat oscilații de frecvență înaltă (beta și gamma) crescute în aceleași regiuni (Thomas et al., 2014). Practicanții avansați par să aibă, de asemenea, modificări electrografice mai consistente, iar conceptul unei trăsături meditative cu corelații neuronale oscilatorii devine tot mai clar. Deși au existat corelații între activitatea electrică și comportament, trebuie efectuate cercetări suplimentare pentru a valida aceste corelații.

Implicații clinice și direcții viitoare

Determinarea bazei neuronale a meditației poate fi potențial utilizată pentru a îmbunătăți antrenamentul de meditație și pentru a înțelege mai bine circuitele neuronale. Mai precis, neurofeedback-ul oscilator ar putea fi folosit pentru a corela o măsură obiectivă a activității cerebrale cu experiența subiectivă și, astfel, ar putea fi folosit ca instrument pentru antrenamentul meditației (van Lutterveld et al., 2017).

Înțelegerea interacțiunii dintre meditație și corelațiile funcționale și anatomice nu numai că ajută la informarea modului în care meditația aduce beneficii cogniției, dar ar putea fi potențial folosită pentru a determina țintele pentru neuromodularea terapeutică. Având în vedere că multe procese de boală au ca rezultat modele oscilatorii modificate, identificarea aberațiilor oscilatorii specifice într-o stare de boală și, invers, a formelor de meditație care inversează aceste trăsături, ar putea conduce la tratamente bazate pe electrofiziologie. De exemplu, benzile de frecvență alfa și delta fac parte integrantă din somn. O mai bună elucidare a perturbațiilor din oscilațiile neuronale ar putea fi eventual folosită pentru a trata tulburările de somn prin meditație. Mai mult decât atât, există oscilații neuronale alterate în tulburările neuropsihiatrice, cum ar fi depresia, dependența, tulburarea hiperactivă cu deficit de atenție și tulburarea bipolară. În viitor, tratamentele bazate pe meditație ar putea fi potențial extinse pentru aceste tulburări neuropsihiatrice. Cu toate acestea, deoarece există mai multe tipuri de tradiții de meditație, trebuie efectuate studii mai riguroase pentru a elucida modificările imagistice și electrofiziologice nuanțate care apar cu fiecare tip de meditație.

Contribuții ale autorilor

DL, EK, PG, AG și FG: au participat la conceptualizarea ideilor, pregătirea și editarea manuscrisului.

Declarație privind conflictul de interese

Autorii declară că cercetarea a fost efectuată în absența oricăror relații comerciale sau financiare care ar putea fi interpretate ca un potențial conflict de interese.