Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Kombinere atferd og EEG for å studere effekten av mindfulness meditasjon på episodisk minne

Published: May 11, 2020 doi: 10.3791/61247
Automatic Translation
1,2, 2, 2, 2
1Department of Psychology, Bowdoin College, 2Program in Neuroscience, Bowdoin College

Summary

Her presenterer vi en protokoll for å kombinere mindfulness meditasjonstrening, en episodisk minneoppgave og EEG for å forstå atferdsmessige og nevrale effekter av mindfulness meditasjon på episodisk minne.

Abstract

Selv om det nylig har vært interesse for hvordan mindfulness-meditasjon kan påvirke episodisk minne så vel som hjernestruktur og funksjon, har ingen studier undersøkt atferdsmessige og nevrale effekter av mindfulness-meditasjon på episodisk minne. Her presenterer vi en protokoll som kombinerer mindfulness meditasjonstrening, en episodisk minneoppgave og EEG for å undersøke hvordan mindfulness meditasjon endrer atferdsmessig ytelse og nevrale korrelater av episodisk minne. Emner i en eksperimentell gruppe for mindfulness-meditasjon ble sammenlignet med en ventelistekontrollgruppe. Emner i mindfulness meditasjon eksperimentell gruppe tilbrakte fire uker trening og praktisere mindfulness meditasjon. Mindfulness ble målt før og etter trening ved hjelp av Five Facet Mindfulness Questionnaire (FFMQ). Episodisk hukommelse ble målt før og etter trening ved hjelp av en kildegjenkjenningsoppgave. I løpet av hentefasen av kildegjenkjenningsoppgaven ble EEG registrert. Resultatene viste at mindfulness, kildegjenkjenningsadferdsytelse og EEG theta-kraft i høyre frontale og venstre parietale kanaler økte etter mindfulness meditasjonstrening. I tillegg korrelerte økninger i oppmerksomhet med økninger i theta-kraft i høyre frontalkanaler. Derfor viser resultater oppnådd ved å kombinere mindfulness meditasjonstrening, en episodisk minneoppgave og EEG de atferdsmessige og nevrale effektene av mindfulness meditasjon på episodisk minne.

Introduction

Det har nylig vært interesse for mindfulness meditasjon for å behandle symptomer på psykisk lidelse og for å forbedre kognisjon, men det er fortsatt mye forskning som skal gjøres for å forstå effekten av mindfulness meditasjon på kognitiv funksjon. Tidligere forskning har vist at mindfulness-meditasjon kan redusere symptomer på stress, depresjon, generalisert angstlidelse, avhengighet, oppmerksomhetsunderskuddsforstyrrelse og smerteforstyrrelser 1,2,3,4,5,6,7,8,9, samt øke oppmerksomhet og utøvende funksjon 2,3,4 ,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16.

Til tross for interesse for effekten av mindfulness-meditasjon på kognisjon, har det blitt gjort lite forskning på effekten av mindfulness-meditasjon på episodisk minne17. Gitt bidraget fra oppmerksomhet og utøvende funksjon til episodisk koding og gjenfinning, bør mindfulness meditasjon også øke episodisk minne. Noen få nyere atferdsstudier har vist at mindfulness-trening øker anerkjennelsesminneminnet18,19 og gratis tilbakekalling20.

I tillegg til atferdsmessige effekter av mindfulness meditasjon på kognisjon, har tidligere forskning undersøkt effekten av mindfulness meditasjon på hjernen. Mindfulness meditasjon har vist seg å endre både strukturen og funksjonen til hjernen. Det er viktig at mindfulness-meditasjon har vist seg å endre hjernens struktur og funksjon i nettverk relatert til episodisk minne21,22,23; spesielt økende gråstoffvolum og aktivitet i prefrontal cortex 1,24,25,26,27,28,29,30,31,32 og hippocampus 25,27,28,33,34,35 ,36,37 samt øke theta (4\u20128 Hz) effekt og sammenheng 1,36,38,39,40,41,42,43,44,45.

Derfor har tidligere forskning separat undersøkt atferdseffektene av mindfulness meditasjon på episodisk minne 17,18,19,20 og de nevrale effektene av mindfulness meditasjon 1,21,22,23,24,25,26,27,28,29 ,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45 . For å forstå effekten av mindfulness-meditasjon på episodisk hukommelse og dets nevrale korrelater er det viktig å måle både atferd og hjerneaktivitet under episodisk hukommelse. En metode for å studere nevrale korrelater av episodisk minne er med elektroencefalografi (EEG). Her beskriver vi en metode for å kombinere mindfulness meditasjonstrening med en episodisk hukommelsesoppgave mens du måler EEG. Ved å kombinere trening i mindfulness meditasjon med atferdsmessige og nevrale tiltak av episodisk minne, kan vi bedre forstå effekten av mindfulness meditasjon på kognitiv funksjon.

Protocol

Alle prosedyrer ble godkjent av Institutional Review Board of Bowdoin College, i samsvar med føderale retningslinjer for beskyttelse av mennesker.

1. Fagrekruttering og forberedelse til forsøket

  1. Rekrutter 40 18-29 år gamle personer som er meditasjonsnaive, høyrehendte, flytende engelsktalende, med normal eller korrigert til normalt syn, uten nevrologiske forhold.
    MERK: Å studere yngre barn og eldre voksne vil kreve en egen aldersspesifikk studie. Utviklingen av frontal og parietal lobes er viktig for å utføre den episodiske minneoppgaven. Og det er variasjon i EEG over alder. Studier av yngre barn og eldre voksne krever aldersspesifikke kognitive oppgaver og spesialiserte EEG-registrerings- og dataanalyseprotokoller som ikke er imøtekommet i denne protokollen. Rekrutter kun høyrehendte personer for å redusere variasjonen i EEG-aktivitet.
  2. Tilfeldig tilordne 40 til en mindfulness meditasjon eksperimentell eller venteliste kontrollgruppe for totalt 20 i hver gruppe.
  3. Planlegg eksperimentelle økter og mindfulness meditasjonstrening slik at forsinkelsen mellom pre-trening og post-trening eksperimentelle økter er lik for mindfulness meditasjon eksperimentelle og venteliste kontrollgrupper (se figur 1 for en visuell skildring av øktene).

Figure 1
Figur 1: Visuell skildring av øktene. Emner fullførte Five Facet Mindfulness Questionnaire (FFMQ) 46 og utførte den episodiske minneoppgaven mens EEG ble registrert under eksperimentelle økter før trening og etter trening. Emner ble tilfeldig tildelt å enten trene i mindfulness meditasjon i fire uker eller forbli på venteliste for å bli trent i mindfulness meditasjon. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

  1. Informer fagene om prosedyrene som er involvert i atferdstesting, EEG-opptaket og oppmerksomhetsmeditasjonstreningen. Sørg for at forsøkspersoner avstår fra å praktisere meditasjon utenfor de som er utført for forskningsstudien.

2. Mindfulness spørreskjema

  1. For hver eksperimentell økt, la fagene fylle ut Five Facet Mindfulness Questionnaire (FFMQ)46 (se Tilleggsfil 1).
  2. Analyser mindfulness-dataene.
    1. Mål hvert oppmerksomhet ved å beregne score for FFMQ Total, samt observere, beskrive, bevissthet, ikke-dømmende og ikke-reaktive skalaer ved å oppsummere poengene for hver delskala (merk at for noen elementer må poengsummen reverseres (dvs. endre 1 til 5, 2 til 4, 4 til 2 og 5 til 1) i henhold til instruksjonene i FFMQ46 (se scoringsinstruksjoner i tilleggsfil 1).
    2. Sammenlign fagenes FFMQ Total, samt observer, beskriv, bevissthet, ikke-dømmende og ikke-reaktive score for mindfulness meditasjon eksperimentell og venteliste kontrollgruppe på tvers av pre-trening og post-trening eksperimentelle økter.

3. Episodisk minneoppgave

  1. Forbered en liste over 800 adjektiver som er likestilt for ordfrekvens i henhold til Kucera og Francis47 ordnormer (se Tilleggsfil 2).
  2. For hver eksperimentell økt, la fagene øve på kodingsfasen ved å presentere 10 ord og utføre kodingsoppgaven som beskrevet nedenfor.
  3. For hver eksperimentell økt, la fagene utføre kodingsfasen.
    1. La fagene studere en liste over 200 adjektiver og enten lage et mentalt bilde av en romlig scene beskrevet av adjektivet (stedsoppgaven) eller tenke på betydningen av ordet og rangere dets behagelighet (hyggelig oppgave).
    2. Etter presentasjonen av hvert ord ber du forsøkspersonene rangere hvor godt de utførte kodingsoppgaven (se figur 2 for en visuell skildring av kodingsprosedyren).
  4. For hver eksperimentell økt, la fagene øve på kildeinnhentingsfasen ved å presentere de 10 ordene som ble vist ved kodingspraksis og fem nye ord, og utføre kildeinnhentingsoppgaven som beskrevet nedenfor.
  5. For hver eksperimentell økt, la forsøkspersonene utføre kildeinnhentingsfasen mens de registrerer EEG.
    1. Presenter de 200 ordene som ble vist ved koding tilfeldig blandet med 200 nye ord. Send tidsstempler som tilsvarer hver atferdstilstand til EEG-opptaket. Ord skal presenteres i 20 blokker for å gi fagene hvilepauser for å hvile øynene.
    2. Under presentasjonen av hvert ord, be fagene om å indikere om ordet var nytt eller om de gjenkjente det som studert i kodingsfasen. For gjenkjente ord, be forsøkspersonene angi kilden, om ordet ble studert på stedet eller den hyggelige oppgaven (se figur 2 for en visuell skildring av prosedyren for kildehenting).
      MERK: Den episodiske minneoppgaven kan utformes ved hjelp av hvilken som helst programvare designet for atferdsforskning som EPrime som kan sende tidsstempler til EEG-opptaket ved hjelp av oppgavehendelser (se materialfortegnelse). Opplæringsprogrammer og eksempeleksperimenter er tilgjengelige på nettet (f.eks. https://pstnet.com https://step.talkbank.org48).

Figure 2
Figur 2: Visuell skildring av det eksperimentelle paradigmet. Under den episodiske minneoppgaven studerte fagene adjektiver og forestilte seg enten en scene (stedsoppgave) eller dømte dens behagelighet (hyggelig oppgave). I løpet av kildeinnhentingsfasen bestemte forsøkspersonene hvilken oppgave som ble utført med hvert ord ("Old Place Task" eller "Old Pleasant Task") eller "New". Dette tallet er modifisert fra Nyhus mfl.60. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

  1. Merk hver prøve basert på atferdstilstanden og fagets respons (se figur 3 og figur 4) og analyser episodisk minneadferdsdata.
    1. Måle forsøkspersonenes evne til å huske kildeinformasjon ved å beregne elementdiskriminering (punkt d', se figur 3):
      Z(treffrate) – Z(falsk alarmrate)
    2. Måle forsøkspersonenes evne til å huske kildeinformasjon ved å beregne kildediskriminering (kilde d', se figur 4).
      Z(riktig kilderate) – Z(feil kilderate)
    3. Sammenlign fagenes element- og kildediskriminering (element og kilde d') for mindfulness meditasjon eksperimentell og venteliste kontrollgruppe på tvers av pre-trening og post-trening eksperimentelle økter.

Figure 3
Figur 3: Datakategorier inkludert i måling av ordminne. Forsøk ble merket ut fra atferdstilstanden og forsøkspersonens respons og brukt til å beregne elementdiskriminering (punkt d'). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 4
Figur 4: Datakategorier inkludert i måling av kildeminne. Forsøk ble merket ut fra atferdstilstanden og forsøkspersonens respons og brukt til å beregne kildediskriminering (kilde d'). Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

4. EEG-registrering og analyse

  1. Sett opp EEG-hetten (se Materialfortegnelse).
    MERK: En EEG-capping-opplæring og annen nyttig informasjon er tilgjengelig via elektroniske ressurser (f.eks. https://pursue.richmond.edu49).
    1. Mål motivets hode og sett alle elektrodene på riktig størrelse EEG-hette i henhold til det utvidede internasjonale 10-20-systemet.
    2. Rengjør motivets panne med en spritserviett.
    3. Påfør EEG-hetten på motivets hode ved å skille håret og deretter sette inn ledende gel med en Luer-lock-sprøyte med en avstumpet nål.
    4. Ved hjelp av EEG-opptaksprogramvaren, klikk på impedanser og sørg for at de er under motstandsnivået anbefalt av det spesifikke EEG-systemet valgt for bruk av forskerne.
    5. Be motivet om å forbli så stille som mulig under forsøket. Vis motivet EEG-signalet når de er stille og når de blinker eller gjør kjeve- eller ansiktsbevegelser.
  2. Ta opp EEG.
    1. Still inn EEG-forsterkeren med EEG-opptaksprogramvaren ved å klikke på rediger arbeidsområde og sett til å skaffe signal med et .1 \ u2012100 Hz båndpassfilter og 500 Hz samplingsfrekvens for alle.
    2. Start EEG-opptaket.
    3. Start kildehentingsfasen, og kontroller at tidsstemplene fra kildehentingsoppgaven vises i EEG-opptaket.
  3. Når motivet har fullført kildehentingsoppgaven, rengjør du EEG-hetten og elektrodene med avionisert vann og desinfeksjonsmiddel.
  4. Behandle og analysere EEG-dataene.
    1. Høypass filtrerer dataene ved 1 Hz og lavpass filtrerer dataene ved 100 Hz.
    2. Identifiser og interpoler dårlige kanaler ved hjelp av omkringliggende kanaler50.
    3. Re-refence dataene til en gjennomsnittlig referanse51.
    4. Segmenter dataene i forhold til begynnelsen av hvert tidsstempel fra kildehentingsoppgaven, og trekk fra en basisperiode før stimulus.
    5. Identifiser og fjern artefakter i EEG-dataene, for eksempel øyeblink- og øyebevegelsesartefakter. Oppdag og avvis forsøk med store artefakter (spenningssvingninger på over 1000 μV eller data 5 standardavvik utover normen). Rekonstruere EEG etter å ha kjørt uavhengig komponentanalyse (ICA)52 og identifisering og fjerning av støykomponenter53.
    6. Konverter EEG-dataene til tidsfrekvensdomenet over 100 log-spaced frekvenser fra 3 Hz til 125 Hz ved hjelp av en Morlet wavelet-transformasjon med wavelet som øker fra 3 sykluser ved 3 Hz til 25 sykluser ved 125 Hz.
    7. Sammenlign theta-kraften i forhold til pre-stimulus baseline i mindfulness meditasjon eksperimentelle og venteliste kontrollgrupper på tvers av pre-trening og post-trening eksperimentelle økter i høyre frontal og venstre parietal kanaler som viser effekter under kilde henting 54,55,56,57. Alle analyser bør kontrollere for flere sammenligninger.
      MERK: EEG-dataene kan behandles og analyseres ved hjelp av offentlig tilgjengelig programvare designet for signalbehandling som EEGLab58. EEGLab opplæringsverksteder og opplæringsprogrammer er tilgjengelige gjennom Swartz Center for Computational Neuroscience (https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php).

5. Mindfulness meditasjon trening

  1. Lei en mindfulness meditasjonsinstruktør utdannet i Mindfulness Based Stress Reduction (MBSR) teknikk59.
    MERK: Instruktører som er opplært i MBSR-teknikken, finner du online (f.eks. https://www.brown.edu/public-health/mindfulness/programs/mbsr-teacher-recognition).
  2. La de 20 fagene i mindfulness meditasjon eksperimentell gruppe møtes som en gruppe i en time hver uke i fire uker med mindfulness meditasjon instruktør.
    MERK: Standard MBSR-kurset er åtte uker og inkluderer pustebevissthet, sittemeditasjon, yoga og avslapningsteknikker. Mindfulness-meditasjonstreningen bør inkludere aspekter av standard MBSR-kurset som pustebevissthet og sittemeditasjon (se tilleggsfil 3). Disse praksisene, som relaterer seg til å fokusere oppmerksomhet og utøvende funksjon, er mest sannsynlig å bidra til episodisk minne.
  3. La fagene øve mindfulness meditasjon i minst 20 minutter hver dag ved hjelp av et guidet pustebevissthetsmeditasjonsopptak levert av mindfulness meditasjonsinstruktøren.
  4. Spor daglig mindfulness meditasjonspraksis ved å spørre hvor mange minutter de praktiserte mindfulness meditasjon, hva de gjorde under meditasjonen, og hvordan øvelsen gikk for dem gjennom daglige e-postundersøkelser (se Materialtabell).
    MERK: Forskere bør vurdere å ekskludere personer som ikke bruker mye tid på å praktisere mindfulness-meditasjon.
  5. Planlegg eksperimentell økt etter trening så snart som mulig etter at mindfulness-meditasjonstreningen er fullført.
    MERK: Forskere bør vurdere å ekskludere personer som ikke klarer å fullføre den eksperimentelle økten etter trening kort tid etter at mindfulness-meditasjonstreningen er fullført. Ta kontakt med eksperter innen kognitiv nevrovitenskap som bruker EEG-teknikken for randomiserte kontrollerte eksperimenter for ytterligere informasjon.

Representative Results

Representative resultater rapporteres for 40 meditasjonsnaive, høyrehendte, flytende engelsktalende (10 mannlige og 10 kvinnelige fra 18 til 22 år i mindfulness-meditasjonseksperimentgruppen og 7 mannlige og 13 kvinnelige fra 18 til 22 år i ventelistekontrollgruppen). Atferds- og EEG-data ble analysert ved hjelp av blandet variansanalyse (ANOVA) som sammenlignet eksperimentelle og ventelistekontrollgrupper for mindfulness-meditasjon (eksperimentell, kontroll) over tid (før trening, etter trening). Alle posthoc-tester korrigert for flere sammenligninger.

Mindfulness spørreskjemaer
Først vurderte analysen om mindfulness-meditasjonstreningen var vellykket. Forsøkspersonene brukte mye tid på å praktisere mindfulness-meditasjon, og deres oppmerksomhet økte målt ved FFMQ. Spesielt var det et samspill mellom gruppe og tid for FFMQ Total (F (1,38) = 11,15, MSE = 67,67, p <. 01) og en marginal interaksjon mellom gruppe og tid for FFMQ Beskriv (F (1,38) = 3,35, MSE = 12,26, p = .08) og Ikke-dommer (F (1,38) = 3,87, MSE = 15,37, p = .06) skalaer . Skårene økte fra førtrening til ettertrening for FFMQ Total (F(1,19) = 15,60, MSE = 63,34, p < .01), Describe (F(1,19) = 6,36, MSE = 8,44, p = .02) og Nonjudge (F(1,19) = 10.12, MSE = 8.60, p < .01) skalaer for eksperimentgruppen mindfulness meditasjon, mens ventelistekontrollgruppen ikke endret seg (se tabell 1).

Eksperimentell Kontroll
Pre-trening Etter trening Pre-trening Etter trening
Total 128.13 (2.38) 138.07 (3.24) 123.59 (4.19) 121.25 (4.77)
Observere 26.98 (1.16) 28.70 (1.00) 23.83 (1.14) 23.70 (1.26)
Beskrive 29.5 (1.36) 31.82 (.99) 27.10 (1.25) 26.55 (1.26)
Bevissthet 25.25 (1.06) 26.95 (1.12) 25.27 (.94) 24.05 (1.28)
Ikke-dømmende 24.65 (1.26) 27.60 (1.40) 27.50 (1.42) 27.00 (2.05)
Nonreacitve 21.75 (.99) 23.00 (1.08) 19.90 (1.09) 19.95 (1.16)

Tabell 1: Fem Facet Mindfulness spørreskjemadata. FFMQ Total samt observere, beskrive, bevissthet, ikke-dømmende og ikke-reaktive score for mindfulness-meditasjonseksperimentet og ventelistekontrollgruppen for pre-trening sammenlignet med eksperimentell økt etter trening. Midler med standardfeil i parentes vises. Denne tabellen er endret fra Nyhus et al.60.

Episodisk hukommelse
For det andre undersøkte analysen effekten av mindfulness-meditasjon på atferdsmessig ytelse av den episodiske minneoppgaven. Mindfulness-meditasjonstreningen førte til økning i kildeminnet målt ved kildediskriminering (kilde d'). Selv om det ikke var noen interaksjon mellom gruppe og tid (F(1,38) = 1,16, MSE = .12, p = .29), viste parvise sammenligninger at kildediskriminering økte fra førtrening til posttrening for mindfulness meditasjonseksperimentgruppen (F(1,19)=10.53, MSE=.12, p<.01), men ikke ventelistekontrollgruppen (se tabell 2).

Eksperimentell Kontroll
Betingelse Pre-trening Etter trening Pre-trening Etter trening
Slå Plasser riktig kilde .66 (.02) .67 (.03) .71 (.03) .69 (.02)
Hyggelighet riktig kilde .61 (.03) .72 (.03) .64 (.05) .74 (.03)
FA Plasser feil kilde .34 (.02) .33 (.03) .29 (.03 .31 (.02)
Pleasantness feil kilde .39 (.03) .28 (.03) .36 (.05) .26 (.03)
Kilde d' .70 (.11) 1.06 (.12) 1.04 (.17) 1.23 (.14)
Kilde c -.06 (.05) .07 (.05) -.12 (.12) .10 (.07)

Tabell 2: Kildeatferdsdata. Treffprosent, falsk alarmrate, kildediskriminering (kilde d') og responsskjevhet (kilde c) for mindfulness-meditasjonseksperimentet og ventelistekontrollgruppen for førtrening sammenlignet med eksperimentell økt etter trening. Midler med standardfeil i parentes vises. Denne tabellen er endret fra Nyhus et al.60.

EEG-resultater
For det tredje undersøkte EEG-analyse effekten av mindfulness-meditasjon på et nevralt korrelat av episodisk minne. Spesielt ble theta-kraften undersøkt i høyre frontale og venstre parietale kanaler fra 1000 til 1500 ms, da disse effektene er funnet i flere kildeinnhentingsoppgaver54,55,56,57. For venstre parietale kanaler interagerte gruppen med tiden (F (1,37) = 9,52, MSE = .92, p < .01). Theta-kraften økte fra førtrening til ettertrening for eksperimentgruppen mindfulness-meditasjon (F(1,19) = 17,37, MSE = .23, s< .01), men ikke ventelistekontrollgruppen (se figur 5).

Figure 5
Figur 5: Effekt av mindfulness-meditasjon på theta-kraften. Theta-kraften for mindfulness-meditasjonseksperimentet og ventelistekontrollgruppen for pre-trening sammenlignet med eksperimentell økt etter trening. (A) Tidsfrekvensspektrogrammer over tider og frekvenser i en høyre frontkanal. (B) Tidsfrekvensspektrogrammer over tider og frekvenser i en venstre parietalkanal. (C) Theta-effekt på tvers av alle kanaler fra 1000–1500 ms og forskjeller fra førtrening til ettertrening. (C) Svart * markerer analyserte kanaler i høyre frontale og venstre parietale regioner. Fargeskala: desibelendring fra pre-stimulus baseline og p-verdi av pre-trening til forskjeller etter trening. Dette tallet er modifisert fra Nyhus mfl.60. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Endelig ble sammenhengen mellom endringer i oppmerksomhet og endringer i episodisk minneadferdsytelse og EEG undersøkt i mindfulness meditasjon eksperimentell gruppe. Det var en positiv sammenheng mellom økninger i FFMQ Beskriv skår fra pre-trening til post-trening og EEG theta power increases fra pre-training til post-training in right frontal channels (r = .72, n = 20, p < .01, two-tailed, Bonferrroni korrigert; se figur 6).

Figure 6
Figur 6: Korrelasjon mellom endringer i FFMQ og thetakraft. Korrelasjon mellom gjennomsnittlig forskjell i theta-kraft mellom pre-trening og post-trening for treff og korrekte avslag i høyre frontalkanaler og forskjellen i FFMQ Beskriv score mellom pre-trening og post-trening. Dette tallet er modifisert fra Nyhus mfl.60. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Tilleggsfil 1. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 2. Klikk her for å laste ned denne filen.

Tilleggsfil 3. Klikk her for å laste ned denne filen.

Discussion

Den nåværende protokollen ga det første beviset på at mindfulness meditasjon kan øke kildeminnet og theta-svingningene. Ved å kombinere trening i mindfulness-meditasjon med atferdsmessige og nevrale tiltak er vi bedre i stand til å forstå effekten av mindfulness-meditasjon på episodisk hukommelse og dets nevrale korrelater.

Selv om tidligere forskning separat har undersøkt atferdseffektene av mindfulness-meditasjon på episodisk minne 17,18,19,20 og de nevrale effektene av mindfulness-meditasjon 1,21,22,23,24,25,26,27,28,29 ,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45 , ingen studie har kombinert atferd og EEG under episodisk minne. I tillegg har tidligere forskning på mindfulness meditasjon ofte studert ekspertmeditatorer 1,17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,32,33,35, 36,37,38,39,40,41,43,44 og risikerer derfor selvseleksjonsskjevhet. Ved å bruke en longitudinell design med tilfeldig tildelt mindfulness meditasjon og venteliste kontrollgrupper var vi bedre i stand til å kontrollere for gruppeforskjeller. Endelig har tidligere forskning på mindfulness-meditasjon ofte brukt hele 8-ukers MBSR-kurset, men den nåværende studien viste signifikante effekter med bare 4 ukers oppmerksomhetsmeditasjonstrening.

Det var en rekke viktige skritt i vellykket implementering av disse metodene. For det første var tilfeldig tildeling til mindfulness meditasjon eksperimentell eller venteliste kontrollgruppe avgjørende for å sikre at gruppene var omtrent like. For det andre var det viktig å fokusere mindfulness-meditasjonstreningen på aspekter av MBSR-kurset som er relatert til å fokusere oppmerksomhet og utøvende funksjon (f.eks. Pustebevissthet), da disse mest sannsynlig vil bidra til episodisk minne. For det tredje var det viktig å få forsøkspersonene til å bruke mye tid på å praktisere mindfulness-meditasjon og nøyaktig rapportere tiden de brukte på å meditere hver dag. For det fjerde var det viktig å likestille tiden mellom eksperimentelle økter før trening og etter trening mellom mindfulness meditasjonseksperimentelle og ventelistekontrollgrupper for å kontrollere for timing og å planlegge eksperimentell økt etter trening så snart som mulig etter mindfulness meditasjonstrening, slik at effekten av mindfulness meditasjonstrening ikke forsvant før testing. For det femte er det sannsynlig at mindfulness meditasjon påvirker episodisk minne ved å øke oppmerksomhet og utøvende funksjon. Derfor var det viktig å bruke en episodisk minneoppgave som krever utøvende funksjon som kildeminne. Til slutt er det viktig å skaffe EEG-data av høy kvalitet som er fri for artefakter.

Selv om det var fordeler med denne metoden i forhold til eksisterende metoder, bør noen begrensninger noteres. Effekten av mindfulness-meditasjon på kildeminnet var svak. Dette kan ha vært et resultat av å bruke personer som var sunne unge voksne med god minneytelse eller den begrensede tiden som fagene brukte på å praktisere mindfulness-meditasjon. 4-ukers mindfulness meditasjonstrening var kortere enn standard 8-ukers MBSR-kurs, og i gjennomsnitt rapporterte fagene ikke å bruke hele 20 minutter på å praktisere mindfulness meditasjon hver dag. I tillegg var det ingen aktiv kontrollgruppe, så det er uklart hvordan mindfulness meditasjon sammenligner med andre behandlinger for å øke kildeminnet eller theta-svingninger. EEG-analysemetodene som brukes her, skiller ikke ut bidraget fra periodisk oscillerende kraft fra aperiodisk 1/f ikke-oscillerende kraft som kan påvirke tolkningen av resultatene. Derfor bør fremtidig forskning vurdere å bruke med svakere minneevne, implementere hele 8-ukers MBSR-kurset, ansette en aktiv kontrolltilstand og bruke nyutviklede analysemetoder som skiller ut oscillerende og 1 / f ikke-oscillerende aktivitet61.

Derfor var de nåværende metodene vellykkede i å kombinere atferd og EEG for å studere effekten av mindfulness meditasjon på episodisk minne. Fremtidig forskning bør bruke disse metodene for å sammenligne mindfulness meditasjon med andre behandlinger som har vist seg å forbedre episodisk minne og endre strukturen og funksjonen til hjernen. I tillegg bør fremtidig forskning kombinere atferd og nevrale tiltak for å undersøke effekten av mindfulness meditasjon på andre fasetter av kognisjon. Ved å kombinere atferdsmessige og nevrale tiltak og sammenligne mindfulness meditasjon med alternative behandlinger, vil vi være bedre i stand til å bestemme de mest lovende behandlingene for kognitiv forbedring.

Disclosures

Forfatterne har ingenting å avsløre.

Acknowledgments

Dette arbeidet ble støttet av administrasjonen ved Bowdoin College og Bowdoin Life Sciences Research Fellowship, Peter J. Grua og Mary G. O'Connell fakultet / studentforskningspris, og Kufe Family Student Research Fellowship. Vi takker Benjamin Tipton for å ha ledet mindfulness-meditasjonskurset og Hannah Reese for hjelp med eksperimentdesign og analyse.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
BrainVision actiCHamp Brain Products GmbH, Gilching, Germany BP-09020 64-channel EEG system
BrainVision Recorder Brain Products GmbH, Gilching, Germany BP-00020 EEG recording software for EEG data acquisition
E-Prime 2.0 Professional Psychology Software Tools, Inc., Sharpsburg, PA PST-100577 Software designed for behavioral research that can interface with the EEG recording
Qualtrics Qualtrics, Provo, UT Core XM Survey tool

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Cahn, B. R., Polich, J. Meditation states and traits: EEG, ERP, and neuroimaging studies. Psychological Bulletin. 132 (2), 180-211 (2006).
  2. Creswell, J. D. Mindfulness Interventions. Annuaul Reviews of Psychology. 68, 491-516 (2017).
  3. Eberth, J., Sedlmeier, P. The effects of mindfulness meditation: A meta-analysis. Mindfulness. 3, 174-189 (2012).
  4. Goyal, M., et al. Meditation programs for psychological stress and well-being: a systematic review and meta-analysis. JAMA Internal Medicine. 174 (3), 357-368 (2014).
  5. Holzel, B. K., et al. How Does Mindfulness Meditation Work? Proposing Mechanisms of Action From a Conceptual and Neural Perspective. Perspectives on Psychological Science. 6 (6), 537-559 (2011).
  6. Sedlmeier, P., et al. The psychological effects of meditation: a meta-analysis. Psychological Bulletin. 138 (6), 1139-1171 (2012).
  7. Tang, Y. Y., Holzel, B. K., Posner, M. I. The neuroscience of mindfulness meditation. Nature Reviews Neuroscience. 16 (4), 213-225 (2015).
  8. Van Dam, N. T., et al. Mind the Hype: A Critical Evaluation and Prescriptive Agenda for Research on Mindfulness and Meditation. Perspectives on Psychological Science. , (2017).
  9. MacCoon, D. G., et al. The validation of an active control intervention for Mindfulness Based Stress Reduction (MBSR). Behaviour Research and Therapy. 50 (1), 3-12 (2012).
  10. Bailey, N. W., et al. Mindfulness meditators show enhanced working memory performance concurrent with different brain region engagement patterns during recall. bioRxiv. , (2019).
  11. Chiesa, A., Calati, R., Serretti, A. Does mindfulness training improve cognitive abilities? A systematic review of neuropsychological findings. Clinical Psychology Review. 31 (3), 449-464 (2011).
  12. Lutz, A., Slagter, H. A., Dunne, J. D., Davidson, R. J. Attention regulation and monitoring in meditation. Trends in Cognitive Sciences. 12 (4), 163-169 (2008).
  13. MacCoon, D. G., MacLean, K. A., Davidson, R. J., Saron, C. D., Lutz, A. No sustained attention differences in a longitudinal randomized trial comparing mindfulness based stress reduction versus active control. PLoS One. 9 (6), 97551 (2014).
  14. Mrazek, M. D., Franklin, M. S., Phillips, D. T., Baird, B., Schooler, J. W. Mindfulness training improves working memory capacity and GRE performance while reducing mind wandering. Psychological Science. 24 (5), 776-781 (2013).
  15. Wang, M. Y., et al. Mindfulness meditation alters neural activity underpinning working memory during tactile distraction. bioRxiv. , (2019).
  16. Zeidan, F., Johnson, S. K., Diamond, B. J., David, Z., Goolkasian, P. Mindfulness meditation improves cognition: evidence of brief mental training. Consciousness and Cognition. 19 (2), 597-605 (2010).
  17. Levi, U., Rosenstreich, E. Minfulness and memory: a review of findings and a potential model. Journal of Cognitive Enhancement. , (2018).
  18. Basso, J. C., McHale, A., Ende, V., Oberlin, D. J., Suzuki, W. A. Brief, daily meditation enhances attention, memory, mood, and emotional regulation in non-experienced meditators. Behavioral Brain Research. 356, 208-220 (2019).
  19. Brown, K. W., Goodman, R. J., Ryan, R. M., Analayo, B. Mindfulness Enhances Episodic Memory Performance: Evidence from a Multimethod Investigation. PLoS One. 11 (4), 0153309 (2016).
  20. Lykins, E. L. B., Baer, R. A. Performance-based tests of attentention and memory in long-term mindfulness meditators and demographically matched non-meditators. Cognitive Therapy Research. 36, 103-114 (2012).
  21. Fox, K. C., et al. Functional neuroanatomy of meditation: A review and meta-analysis of 78 functional neuroimaging investigations. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 65, 208-228 (2016).
  22. Fox, K. C., et al. Is meditation associated with altered brain structure? A systematic review and meta-analysis of morphometric neuroimaging in meditation practitioners. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 43, 48-73 (2014).
  23. Tomasino, B., Fregona, S., Skrap, M., Fabbro, F. Meditation-related activations are modulated by the practices needed to obtain it and by the expertise: an ALE meta-analysis study. Frontiers in Human Neuroscience. 6, 346 (2012).
  24. Kang, D. H., et al. The effect of meditation on brain structure: cortical thickness mapping and diffusion tensor imaging. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 8 (1), 27-33 (2013).
  25. Lazar, S. W., et al. Functional brain mapping of the relaxation response and meditation. Neuroreport. 11 (7), 1581-1585 (2000).
  26. Lazar, S. W., et al. Meditation experience is associated with increased cortical thickness. Neuroreport. 16 (17), 1893-1897 (2005).
  27. Luders, E., et al. Global and regional alterations of hippocampal anatomy in long-term meditation practitioners. Human Brain Mapping. 34 (12), 3369-3375 (2013).
  28. Luders, E., Toga, A. W., Lepore, N., Gaser, C. The underlying anatomical correlates of long-term meditation: larger hippocampal and frontal volumes of gray matter. Neuroimage. 45 (3), 672-678 (2009).
  29. Sperduti, M., Martinelli, P., Piolino, P. A neurocognitive model of meditation based on activation likelihood estimation (ALE) meta-analysis. Consciousness and Cognition. 21 (1), 269-276 (2012).
  30. Tang, Y. Y., Rothbart, M. K., Posner, M. I. Neural correlates of establishing, maintaining, and switching brain states. Trends in Cognitive Sciences. 16 (6), 330-337 (2012).
  31. Tomasino, B., Fabbro, F. Increases in the right dorsolateral prefrontal cortex and decreases the rostral prefrontal cortex activation after-8 weeks of focused attention based mindfulness meditation. Brain and Cognition. 102, 46-54 (2016).
  32. Zeidan, F. The Handbook of Mindfulness: Theory, Research, and Practice. The. , Guilford Press. (2015).
  33. Engstrom, M., Pihlsgard, J., Lundberg, P., Soderfeldt, B. Functional magnetic resonance imaging of hippocampal activation during silent mantra meditation. Journal of Alternative and Complementary Medicine. 16 (12), 1253-1258 (2010).
  34. Holzel, B. K., et al. Mindfulness practice leads to increases in regional brain gray matter density. Psychiatry Research. 191 (1), 36-43 (2011).
  35. Holzel, B. K., et al. Investigation of mindfulness meditation practitioners with voxel-based morphometry. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 3 (1), 55-61 (2008).
  36. Lou, H. C., et al. A 15O-H2O PET study of meditation and the resting state of normal consciousness. Human Brain Mapping. 7 (2), 98-105 (1999).
  37. Luders, E., Kurth, F., Toga, A. W., Narr, K. L., Gaser, C. Meditation effects within the hippocampal complex revealed by voxel-based morphometry and cytoarchitectonic probabilistic mapping. Frontiers in Psychology. 4, 398 (2013).
  38. Aftanas, L. I., Golosheikin, S. A. Changes in cortical activity during altered state of consciousness: study of meditation by high resolution EEG. Fiziologiia Cheloveka. 29 (2), 18-27 (2003).
  39. Brandmeyer, T., Delorme, A. Reduced mind wandering in experienced meditators and associated EEG correlates. Experimenal Brain Research. 236 (9), 2519-2528 (2018).
  40. Delmonte, M. M. Electrocortical activity and related phenomena associated with meditation practice: a literature review. International Journal of Neuroscience. 24 (3-4), 217-231 (1984).
  41. Fell, J., Axmacher, N., Haupt, S. From alpha to gamma: electrophysiological correlates of meditation-related states of consciousness. Medical Hypotheses. 75 (2), 218-224 (2010).
  42. Kubota, Y., et al. Frontal midline theta rhythm is correlated with cardiac autonomic activities during the performance of an attention demanding meditation procedure. Cognitive Brain Research. 11 (2), 281-287 (2001).
  43. Lee, D. J., Kulubya, E., Goldin, P., Goodarzi, A., Girgis, F. Review of the Neural Oscillations Underlying Meditation. Frontiers in Neuroscience. 12, 178 (2018).
  44. Lomas, T., Ivtzan, I., Fu, C. H. A systematic review of the neurophysiology of mindfulness on EEG oscillations. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 57, 401-410 (2015).
  45. Tang, Y. Y., et al. Central and autonomic nervous system interaction is altered by short-term meditation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 106 (22), 8865-8870 (2009).
  46. Baer, R. A., Smith, G. T., Hopkins, J., Krietemeyer, J., Toney, L. Using self-report assessment methods to explore facets of mindfulness. Assessment. 13 (1), 27-45 (2006).
  47. Kucera, H., Francis, W. N. Computational Analysis of Present-day American English. , Brown University Press. (1967).
  48. MacWhinney, B., St James, J., Schunn, C., Li, P., Schneider, W. STEP--a System for Teaching Experimental Psychology using E-Prime. Behavior Research Methods, Instruments & Computers. 33 (2), 287-296 (2001).
  49. Bukach, C. M., Stewart, K., Couperus, J. W., Reed, C. L. Using Collaborative Models to Overcome Obstacles to Undergraduate Publication in Cognitive Neuroscience. Frontiers in Psychology. 10, 549 (2019).
  50. Srinivasan, R., Nunez, P. L., Tucker, D. M., Silberstein, R. B., Cadusch, P. J. Spatial sampling and filtering of EEG with spline laplacians to estimate cortical potentials. Brain Topography. 8 (4), 355-366 (1996).
  51. Dien, J. Issues in the application of the average reference: Review, critiques, and recommendation. Behavior Research Methods, Instruments & Computers. 30, 34 (1998).
  52. Bell, A. J., Sejnowski, T. J. An information-maximization approach to blind separation and blind deconvolution. Neural Computation. 7 (6), 1129-1159 (1995).
  53. Chaumon, M., Bishop, D. V., Busch, N. A. A practical guide to the selection of independent components of the electroencephalogram for artifact correction. Journal of Neuroscience Methods. 250, 47-63 (2015).
  54. Medrano, P., Nyhus, E., Smolen, A., Curran, T., Ross, R. S. Individual differences in EEG correlates of recognition memory due to DAT polymorphisms. Brain and Behavior. 7 (12), 1-16 (2017).
  55. Nyhus, E., Badre, D. The Wiley Handbook on the Cognitive Neuroscience of Memory. Addis, M., Barense, M., Duarte, A. , John Wiley & Sons, Ltd. 131-149 (2015).
  56. Ross, R. S., et al. Genetic variation in the serotonin transporter gene influences ERP old/new effects during recognition memory. Neuropsychologia. 78, 95-107 (2015).
  57. Ross, R. S., Smolen, A., Curran, T., Nyhus, E. MAO-A Phenotype Effects Response Sensitivity and the Parietal Old/New Effect during Recognition Memory. Frontiers in Human Neuroscience. 12, 53 (2018).
  58. Delorme, A., Makeig, S. EEGLAB: an open source toolbox for analysis of single-trial EEG dynamics including independent component analysis. Journal of Neuroscience Methods. 134 (1), 9-21 (2004).
  59. Kabat-Zinn, J. Full catastrophe living: Using the wisdom of your body and mind to face stress, pain, and illness. , Dell Publishing. (1990).
  60. Nyhus, E., Engel, W. A., Pitfield, T. D., Vakkur, I. M. W. Increases in Theta Oscillatory Activity During Episodic Memory Retrieval Following Mindfulness Meditation Training. Frontiers in Human Neuroscience. 13, 311 (2019).
  61. Haller, M., et al. Parameterizing neural power spectra. bioRxiv. , (2018).

Tags

Nevrovitenskap Atferd mindfulness meditasjon episodisk minne minne gjenfinning EEG theta svingninger
Kombinere atferd og EEG for å studere effekten av mindfulness meditasjon på episodisk minne
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Nyhus, E., Engel, W. A., Pitfield,… More

Nyhus, E., Engel, W. A., Pitfield, T. D., Vakkur, I. M. W. Combining Behavior and EEG to Study the Effects of Mindfulness Meditation on Episodic Memory. J. Vis. Exp. (159), e61247, doi:10.3791/61247 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter