Waiting
Login processing...

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

Neuroscience

Сочетание поведения и ЭЭГ для изучения влияния медитации осознанности на эпизодическую память

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

Здесь мы представляем протокол для сочетания обучения медитации осознанности, эпизодической задачи памяти и ЭЭГ для понимания поведенческих и нейронных эффектов медитации осознанности на эпизодическую память.

Abstract

Хотя в последнее время существует интерес к тому, как медитация осознанности может влиять на эпизодическую память, а также на структуру и функции мозга, ни в одном исследовании не изучалось поведенческое и нейронное влияние медитации осознанности на эпизодическую память. Здесь мы представляем протокол, который сочетает в себе обучение медитации осознанности, эпизодическую задачу памяти и ЭЭГ, чтобы изучить, как медитация осознанности изменяет поведенческие показатели и нейронные корреляты эпизодической памяти. Испытуемых в экспериментальной группе медитации осознанности сравнивали с контрольной группой по списку ожидания. Испытуемые в экспериментальной группе медитации осознанности провели четыре недели, тренируясь и практикуя медитацию осознанности. Осознанность измерялась до и после тренировки с помощью пятигранной анкеты осознанности (FFMQ). Эпизодическая память измерялась до и после тренировки с помощью задачи распознавания источника. На этапе поиска задачи распознавания источников была записана ЭЭГ. Результаты показали, что осознанность, поведенческие показатели распознавания источников и тета-сила ЭЭГ в правом лобном и левом теменных каналах увеличились после тренировки медитации осознанности. Кроме того, увеличение осознанности коррелировало с увеличением тета-силы в правых фронтальных каналах. Таким образом, результаты, полученные в результате сочетания обучения медитации осознанности, эпизодической задачи памяти и ЭЭГ, показывают поведенческие и нейронные эффекты медитации осознанности на эпизодическую память.

Introduction

В последнее время существует интерес к медитации осознанности для лечения симптомов психических заболеваний и улучшения познания, но еще многое предстоит сделать, чтобы понять влияние медитации осознанности на когнитивные функции. Предыдущие исследования показали, что медитация осознанности может уменьшить симптомы стресса, депрессии, генерализованного тревожного расстройства, зависимостей, синдрома дефицита внимания и болевых расстройств 1,2,3,4,5,6,7,8,9, а также увеличить внимание и исполнительную функцию 2,3,4 ,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16.

Несмотря на интерес к влиянию медитации осознанности на познание, было проведено мало исследований о влиянии медитации осознанности на эпизодическую память17. Учитывая вклад внимания и исполнительной функции в эпизодическое кодирование и извлечение, медитация осознанности также должна увеличить эпизодическую память. Несколько недавних поведенческих исследований показали, что тренировка осознанности увеличивает распознавание воспоминаний о памяти18,19 и свободное воспоминание20.

В дополнение к поведенческому влиянию медитации осознанности на познание, предыдущие исследования изучали влияние медитации осознанности на мозг. Было показано, что медитация осознанности изменяет как структуру, так и функцию мозга. Важно отметить, что медитация осознанности, как было показано, изменяет структуру и функции мозга в сетях, связанных с эпизодической памятью 21,22,23; специфически увеличивая объем и активность серого вещества в префронтальной коре 1,24,25,26,27,28,29,30,31,32 и гиппокампе 25,27,28,33,34,35 ,36,37, а также увеличение тета (4\u20128 Гц) мощности и когерентности 1,36,38,39,40,41,42,43,44,45.

Поэтому в предыдущих исследованиях отдельно рассматривались поведенческие эффекты медитации осознанности на эпизодическую память 17,18,19,20 и нейронные эффекты медитации осознанности 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 . Чтобы понять влияние медитации осознанности на эпизодическую память и ее нейронные корреляты, важно измерить как поведение, так и активность мозга во время эпизодической памяти. Одним из методов изучения нейронных коррелятов эпизодической памяти является электроэнцефалография (ЭЭГ). Здесь мы описываем метод сочетания тренировки медитации осознанности с эпизодической задачей памяти при измерении ЭЭГ. Сочетая обучение медитации осознанности с поведенческими и нейронными показателями эпизодической памяти, мы можем лучше понять влияние медитации осознанности на когнитивную функцию.

Protocol

Все процедуры были одобрены Советом по институциональному обзору колледжа Боудойн в соответствии с федеральными руководящими принципами защиты людей.

1. Набор субъекта и подготовка к эксперименту

  1. Наберите 40 18-29-летних испытуемых, которые являются наивными, правшами, свободно говорящими по-английски, с нормальным или скорректированным на нормальное зрение, без неврологических состояний.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Изучение детей младшего возраста и пожилых людей потребует отдельного возрастного исследования. Развитие лобных и теменных долей важно для выполнения задачи эпизодической памяти. И существует изменчивость ЭЭГ в зависимости от возраста. Изучение детей младшего возраста и пожилых людей требует возрастных когнитивных задач и специализированных протоколов регистрации эЭГ и анализа данных, которые не включены в настоящий протокол. Набирайте только праворуких субъектов, чтобы уменьшить изменчивость активности ЭЭГ.
  2. Случайным образом распределите 40 испытуемых в экспериментальную группу медитации осознанности или контрольную группу по списку ожидания в общей сложности по 20 субъектов в каждой группе.
  3. Запланируйте экспериментальные сеансы и обучение медитации осознанности таким образом, чтобы задержка между экспериментальными сессиями до и после тренировки была одинаковой для экспериментальных групп медитации осознанности и контрольной группы листа ожидания (см. Рисунок 1 для визуального изображения сеансов).

Figure 1
Рисунок 1: Визуальное изображение сеансов. Испытуемые заполнили пятигранную анкету осознанности (FFMQ)46 и выполнили задачу эпизодической памяти, в то время как ЭЭГ была записана во время экспериментальных сессий до и после тренировки. Испытуемые были случайным образом назначены либо тренироваться в медитации осознанности в течение четырех недель, либо оставаться в списке ожидания для обучения медитации осознанности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

  1. Информируйте испытуемых о процедурах, связанных с поведенческим тестированием, записью ЭЭГ и обучением медитации осознанности. Убедитесь, что испытуемые воздерживаются от практики медитации за пределами тех, которые проводятся для исследования.

2. Анкета осознанности

  1. Для каждой экспериментальной сессии попросите испытуемых заполнить пятигранную анкету осознанности (FFMQ)46 (см. Дополнительный файл 1).
  2. Проанализируйте данные осознанности.
    1. Измерьте осознанность каждого субъекта, рассчитав баллы для шкал FFMQ Total, а также по шкалам наблюдения, описания, осведомленности, непредвзятости и нереактивности путем суммирования баллов по каждой подшкале (обратите внимание, что для некоторых предметов оценка должна быть отменена (т. Е. Изменить 1 на 5, 2 на 4, 4 на 2 и 5 к 1) в соответствии с инструкциями в FFMQ46 (см. инструкции по оценке в Дополнительном файле 1).
    2. Сравните общие оценки FFMQ субъектов, а также оценки «Наблюдать», «Описывать», «Осознавать», «Не судить» и «Нереактивные» для экспериментальной группы по медитации осознанности и контрольной группе по списку ожидания на экспериментальных сессиях до и после тренировки.

3. Задача эпизодической памяти

  1. Подготовьте список из 800 прилагательных, которые приравниваются к частоте слов в соответствии с нормами Кучеры и Франциска47 слов (см. Дополнительный файл 2).
  2. Для каждой экспериментальной сессии попросите испытуемых попрактиковаться в фазе кодирования, представив 10 слов и выполнив задачу кодирования, как описано ниже.
  3. Для каждой экспериментальной сессии попросите испытуемых выполнить фазу кодирования.
    1. Попросите испытуемых изучить список из 200 прилагательных и либо создать мысленный образ пространственной сцены, описываемой прилагательным (задача места), либо подумать о значении слова и оценить его приятность (приятная задача).
    2. После представления каждого слова попросите испытуемых оценить, насколько хорошо они выполнили задачу кодирования (см. рисунок 2 для визуального изображения процедуры кодирования).
  4. Для каждой экспериментальной сессии попросите испытуемых попрактиковаться в фазе поиска источника, представив 10 слов, которые были показаны на практике кодирования, и пять новых слов, и выполните задачу поиска источника, как описано ниже.
  5. Для каждой экспериментальной сессии испытуемые выполняют фазу извлечения источника во время записи ЭЭГ.
    1. Представьте 200 слов, которые были показаны при кодировании случайным образом, смешанные с 200 новыми словами. Отправьте метки времени, соответствующие каждому поведенческому условию, в запись ЭЭГ. Слова должны быть представлены в 20 блоках, чтобы дать испытуемым перерывы на отдых, чтобы отдохнуть их глазами.
    2. Во время презентации каждого слова попросите испытуемых указать, было ли слово новым или они распознали его как изучаемое на этапе кодирования. Для распознанных слов попросите испытуемых указать источник, было ли слово изучено в задаче места или в приятной задаче (см. Рисунок 2 для визуального изображения процедуры поиска источника).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Задача эпизодической памяти может быть разработана с использованием любого программного обеспечения, предназначенного для поведенческих исследований, такого как EPrime, которое может отправлять отметки времени на запись ЭЭГ с помощью событий задачи (см. Таблицу материалов). Учебные пособия и примеры экспериментов доступны в Интернете (например, https://pstnet.com, https://step.talkbank.org48).

Figure 2
Рисунок 2: Визуальное изображение экспериментальной парадигмы. Во время задания на эпизодическую память испытуемые изучали прилагательные и либо представляли сцену (задание места), либо оценивали ее приятность (приятное задание). На этапе поиска источника испытуемые решали, какое задание было выполнено с каждым словом («Старая задача» или «Старая приятная задача») или «Новая». Эта цифра была изменена по сравнению с Nyhus et al.60. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

  1. Отметьте каждое исследование на основе поведенческого состояния и реакции субъекта (см. Рисунок 3 и Рисунок 4) и проанализируйте поведенческие данные эпизодической памяти.
    1. Измерьте способность испытуемых запоминать исходную информацию, вычисляя дискриминацию элементов (пункт d', см. рисунок 3):
      Z(частота попаданий) – Z(частота ложных тревог)
    2. Измерьте способность испытуемых запоминать исходную информацию путем расчета дискриминации источников (источник d', см. рисунок 4).
      Z(правильная скорость источника) – Z(неправильная скорость источника)
    3. Сравните признаки искаемой по признаку (пункт и источник d') для экспериментальной группы медитации осознанности и контрольной группы по списку ожидания на экспериментальных сессиях до и после тренировки.

Figure 3
Рисунок 3: Категории данных, включенные в измерение памяти слов. Испытания были отмечены на основе поведенческого состояния и реакции субъекта и использовались для расчета дискриминации предметов (пункт d'). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Категории данных, включенные в измерение исходной памяти. Испытания были отмечены на основе поведенческого состояния и реакции субъекта и использовались для расчета дискриминации источника (источник d'). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

4. Регистрация и анализ ЭЭГ

  1. Установите колпачок ЭЭГ (см. Таблицу материалов).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Учебник по укупорке ЭЭГ и другая полезная информация доступны через онлайновые ресурсы (например, https://pursue.richmond.edu49).
    1. Измерьте голову испытуемого и поместите все электроды на крышку ЭЭГ правильного размера в соответствии с расширенной международной системой 10-20.
    2. Очистите лоб субъекта спиртовой салфеткой.
    3. Нанесите колпачок ЭЭГ на голову субъекта, разделив волосы, а затем вставив проводящий гель с помощью шприца Luer-lock с притупленной иглой.
    4. Используя программное обеспечение для регистрации ЭЭГ, нажмите на импедансы и убедитесь, что они находятся ниже уровня сопротивления, рекомендованного конкретной системой ЭЭГ, выбранной для использования исследователями.
    5. Попросите испытуемого оставаться как можно более неподвижным во время эксперимента. Покажите испытуемому сигнал ЭЭГ, когда он неподвижен и когда он моргает или делает движение челюстью или лицом.
  2. Запишите ЭЭГ.
    1. Установите усилитель ЭЭГ с помощью программного обеспечения для записи ЭЭГ, щелкнув рабочее пространство редактирования, и установите для получения сигнала с полосовым фильтром .1\u2012100 Гц и частотой дискретизации 500 Гц для всех субъектов.
    2. Начните запись ЭЭГ.
    3. Запустите фазу извлечения источника и убедитесь, что метки времени из задачи извлечения источника отображаются в записи ЭЭГ.
  3. После того, как субъект выполнил задачу по извлечению источника, очистите колпачок ЭЭГ и электроды деионизированной водой и дезинфицирующим средством.
  4. Обработка и анализ данных ЭЭГ.
    1. Фильтр высоких частот при частоте 1 Гц и фильтр нижних частот при частоте 100 Гц.
    2. Идентификация и интерполяция плохих каналов с использованием окружающих каналов50.
    3. Повторное приведение данных к средней ссылке51.
    4. Сегментируйте данные относительно начала каждой отметки времени из исходной задачи извлечения и вычтите базовый период до стимулирования.
    5. Идентификация и удаление артефактов в данных ЭЭГ, таких как моргание глаз и артефакты движения глаз. Обнаружение и отклонение испытаний с крупными артефактами (колебания напряжения более 1000 мкВ или данные 5 стандартных отклонений сверх нормы). Реконструкция ЭЭГ после проведения независимого анализа компонентов (ICA)52 и идентификации и удаления шумовых компонентов53.
    6. Преобразование данных ЭЭГ во временно-частотную область на 100 логарифмических частотах от 3 Гц до 125 Гц с использованием вейвлет-преобразования Морле с увеличением вейвлета с 3 циклов при 3 Гц до 25 циклов при 125 Гц.
    7. Сравните тета-силу относительно исходного уровня до стимула в экспериментальных группах медитации осознанности и контрольной группы по списку ожидания в экспериментальных сессиях до и после тренировки в правых фронтальных и левых теменных каналах, которые показывают эффекты во время извлечения источника 54,55,56,57. Все анализы должны контролироваться для многократных сравнений.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Данные ЭЭГ могут быть обработаны и проанализированы с использованием общедоступного программного обеспечения, предназначенного для обработки сигналов, такого как EEGLab58. Учебные семинары и учебные пособия EEGLab доступны через Центр вычислительной неврологии Шварца (https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php).

5. Тренировка медитации осознанности

  1. Наймите инструктора по медитации осознанности, обученного технике снижения стресса на основе осознанности (MBSR)59.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Инструкторов, обученных технике MBSR, можно найти в Интернете (например, https://www.brown.edu/public-health/mindfulness/programs/mbsr-teacher-recognition).
  2. Пусть 20 испытуемых в экспериментальной группе медитации осознанности встречаются как группа в течение одного часа каждую неделю в течение четырех недель с инструктором по медитации осознанности.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Стандартный курс MBSR длится восемь недель и включает в себя осознание дыхания, сидячую медитацию, йогу и методы релаксации. Обучение медитации осознанности должно включать в себя аспекты стандартного курса MBSR, такие как осознание дыхания и сидячая медитация (см. Дополнительный файл 3). Эти практики, которые относятся к фокусировке внимания и исполнительной функции, скорее всего, будут способствовать эпизодической памяти.
  3. Пусть испытуемые практикуют медитацию осознанности не менее 20 минут каждый день, используя управляемую запись медитации осознания дыхания, предоставленную инструктором медитации осознанности.
  4. Отслеживайте ежедневную практику медитации осознанности, спрашивая испытуемых, сколько минут они практиковали медитацию осознанности, что они делали во время медитации и как проходила практика для них через ежедневные опросы по электронной почте (см. Таблицу материалов).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Исследователи должны рассмотреть возможность исключения субъектов, которые не тратят значительное количество времени на практику медитации осознанности.
  5. Запланируйте экспериментальную сессию после тренировки как можно скорее после завершения тренинга медитации осознанности.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Исследователи должны рассмотреть вопрос об исключении испытуемых, которые не могут завершить экспериментальную сессию после тренировки вскоре после завершения обучения медитации осознанности. Пожалуйста, обратитесь к экспертам в области когнитивной неврологии, которые используют технику ЭЭГ для рандомизированных контролируемых экспериментов для получения дополнительной информации.

Representative Results

Репрезентативные результаты представлены для 40 наивных, правшей, свободно говорящих по-английски (10 мужчин и 10 женщин в возрасте от 18 до 22 лет в экспериментальной группе медитации осознанности и 7 мужчин и 13 женщин в возрасте от 18 до 22 лет в контрольной группе листа ожидания). Поведенческие и ЭЭГ-данные были проанализированы с использованием смешанного анализа дисперсии (ANOVA) с сравнением экспериментальной медитации осознанности и контрольных групп (экспериментальных, контрольных) во времени (до тренировки, после тренировки). Все пост-специальные тесты скорректированы для многократного сравнения.

Анкеты осознанности
Во-первых, анализ оценивал, было ли обучение медитации осознанности успешным. Испытуемые проводили значительное количество времени, практикуя медитацию осознанности, и их осознанность увеличивалась в соответствии с FFMQ. В частности, наблюдалось взаимодействие между группой и временем для FFMQ Total (F(1,38) = 11,15, MSE = 67,67, p <. 01) и маргинальным взаимодействием между группой и временем для шкал FFMQ Describe (F(1,38) = 3,35, MSE = 12,26, p = 0,08) и Nonjuudge (F(1,38) = 3,87, MSE = 15,37, p = 0,06). Баллы увеличились от дотренировочного до посттренировочного по шкалам FFMQ Total (F(1,19) = 15,60, MSE = 63,34, p < .01), Describe (F(1,19) = 6,36, MSE = 8,44, p = 0,02) и Nonjuudge (F(1,19) = 10,12, MSE = 8,60, p < .01) для экспериментальной группы медитации осознанности, тогда как контрольная группа списка ожидания не изменилась (см. Таблицу 1).

Экспериментальный Контроль
Предварительная подготовка После обучения Предварительная подготовка После обучения
Итог 128.13 (2.38) 138.07 (3.24) 123.59 (4.19) 121.25 (4.77)
Наблюдать 26.98 (1.16) 28.70 (1.00) 23.83 (1.14) 23.70 (1.26)
Описывать 29.5 (1.36) 31.82 (.99) 27.10 (1.25) 26.55 (1.26)
Осознание 25.25 (1.06) 26.95 (1.12) 25.27 (.94) 24.05 (1.28)
Несудимое 24.65 (1.26) 27.60 (1.40) 27.50 (1.42) 27.00 (2.05)
Нереацитв 21.75 (.99) 23.00 (1.08) 19.90 (1.09) 19.95 (1.16)

Таблица 1: Пять данных анкеты осознанности. FFMQ Total, а также оценка Observe, Describe, Awareness, Nonjuudge и Nonreactive для экспериментальной медитации осознанности и контрольной группы листа ожидания для предварительной тренировки по сравнению с экспериментальной сессией после тренировки. Показаны средства со стандартными погрешностями в скобках. Эта таблица была изменена по сравнению с Nyhus et al.60.

Эпизодическая память
Во-вторых, анализ изучал влияние медитации осознанности на поведенческую производительность задачи эпизодической памяти. Тренировка медитации осознанности привела к увеличению исходной памяти, измеряемой дискриминацией источников (источник d'). Хотя не было никакого взаимодействия между группой и временем (F(1,38) = 1,16, MSE = 0,12, p = 0,29), попарные сравнения показали, что дискриминация источников увеличивалась от предварительной подготовки к посттренингу для экспериментальной группы медитации осознанности (F(1,19) = 10,53, MSE = .12, p<,01), но не контрольной группы листа ожидания (см. Таблицу 2).

Экспериментальный Контроль
Состояние Предварительная подготовка После обучения Предварительная подготовка После обучения
Ударить Разместить правильный источник .66 (.02) .67 (.03) .71 (.03) .69 (.02)
Приятность правильный источник .61 (.03) .72 (.03) .64 (.05) .74 (.03)
ФА Разместить неправильный источник .34 (.02) .33 (.03) .29 (.03 .31 (.02)
Приятность неправильный источник .39 (.03) .28 (.03) .36 (.05) .26 (.03)
Источник d' .70 (.11) 1.06 (.12) 1.04 (.17) 1.23 (.14)
Источник c -.06 (.05) .07 (.05) -.12 (.12) .10 (.07)

Таблица 2: Исходные поведенческие данные. Частота попаданий, частота ложных тревог, дискриминация источника (источник d') и предвзятость реакции (источник c) для экспериментальной медитации осознанности и контрольной группы листа ожидания для предварительной подготовки по сравнению с экспериментальной сессией после тренировки. Показаны средства со стандартными погрешностями в скобках. Эта таблица была изменена по сравнению с Nyhus et al.60.

Результаты ЭЭГ
В-третьих, анализ ЭЭГ изучал влияние медитации осознанности на нейронный коррелят эпизодической памяти. В частности, тета-мощность была исследована в правом лобном и левом теменном каналах от 1000 до 1500 мс, поскольку эти эффекты были обнаружены в нескольких задачах поиска источников 54,55,56,57. Для левых теменных каналов группа взаимодействовала со временем (F(1,37) = 9,52, MSE = 0,92, p < 0,01). Тета-сила увеличивалась от предварительной подготовки до посттренировки для экспериментальной группы медитации осознанности (F(1,19) = 17,37, MSE = 0,23, p< 0,01), но не для контрольной группы листа ожидания (см. Рисунок 5).

Figure 5
Рисунок 5: Влияние медитации осознанности на тета-силу. Тета-сила для экспериментальной медитации осознанности и контрольной группы листа ожидания для предварительной тренировки по сравнению с экспериментальной сессией после тренировки. (A) Частотно-временные спектрограммы по времени и частотам в правом фронтальном канале. (B) Частотно-временные спектрограммы по времени и частотам в левом теменном канале. (C) Тета-мощность по всем каналам от 1000 до 1500 мс и различия между дотренировочными и посттренировочными. (C) Черные * метки анализируют каналы в правой лобной и левой теменной областях. Цветовая шкала: изменение децибел от исходного уровня до стимула и p-значения до тренировки к послетренировочным различиям. Эта цифра была изменена по сравнению с Nyhus et al.60. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Наконец, корреляция между изменениями в осознанности и изменениями в поведенческих показателях эпизодической памяти и ЭЭГ была изучена в экспериментальной группе медитации осознанности. Выявлена положительная корреляция между увеличением баллов FFMQ Describe от дотренировочного до посттренировочного и повышением тета-силы ЭЭГ от дотренировочного до посттренировочного в правых фронтальных каналах (r = 0,72, n = 20, p < .01, двуххвостый, Bonferrroni скорректированный; см. Рисунок 6).

Figure 6
Рисунок 6: Корреляция между изменениями в FFMQ и тета-мощности. Корреляция между средней разницей в тета-силе между дотренировочными и посттренировочными ударами и правильными отклонениями в правых фронтальных каналах и разницей в FFMQ Опишите баллы между дотренировочными и посттренировочными. Эта цифра была изменена по сравнению с Nyhus et al.60. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Дополнительный файл 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Дополнительный файл 2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Дополнительный файл 3. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Discussion

Текущий протокол предоставил первые доказательства того, что медитация осознанности может увеличить память источника и тета-колебания. Сочетая обучение медитации осознанности с поведенческими и нейронными мерами, мы можем лучше понять влияние медитации осознанности на эпизодическую память и ее нейронные корреляты.

Хотя в предыдущих исследованиях отдельно рассматривались поведенческие эффекты медитации осознанности на эпизодическую память 17,18,19,20 и нейронные эффекты медитации осознанности 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 Ни одно исследование не сочетало поведение и ЭЭГ во время эпизодической памяти. Кроме того, предыдущие исследования медитации осознанности часто изучали экспертов-медитаторов 1,17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,32,33,35, 36,37,38,39,40,41,43,44 и, следовательно, рискует повредить самоотбор. Используя продольный дизайн со случайно назначенной медитацией осознанности и контрольными группами списка ожидания, мы смогли лучше контролировать групповые различия. Наконец, предыдущие исследования медитации осознанности часто использовали полный 8-недельный курс MBSR, но текущее исследование показало значительные эффекты только с 4-недельным обучением медитации осознанности.

Был предпринят ряд ключевых шагов в успешном внедрении этих методов. Во-первых, случайное назначение в экспериментальную группу медитации осознанности или контрольной группы по списку ожидания имело решающее значение для обеспечения того, чтобы группы были примерно равны. Во-вторых, было важно сосредоточить обучение медитации осознанности на аспектах курса MBSR, которые относятся к фокусировке внимания и исполнительной функции (например, осознанию дыхания), поскольку они, скорее всего, будут способствовать эпизодической памяти. В-третьих, было важно, чтобы испытуемые проводили значительное количество времени, практикуя медитацию осознанности, и точно сообщали о времени, которое они тратили на медитацию каждый день. В-четвертых, было важно приравнять время между предварительными и послетренировочными экспериментальными сессиями между экспериментальными группами медитации осознанности и контрольными группами по списку ожидания, чтобы контролировать время и планировать экспериментальную сессию после тренировки после тренировки медитации осознанности, чтобы эффекты обучения медитации осознанности не рассеивались до тестирования. В-пятых, вполне вероятно, что медитация осознанности влияет на эпизодическую память, увеличивая внимание и исполнительную функцию. Поэтому было важно использовать эпизодическую задачу памяти, которая требует исполнительной функции, такой как исходная память. Наконец, важно получить высококачественные данные ЭЭГ, которые не содержат артефактов.

Хотя этот метод имеет свои преимущества по сравнению с существующими методами, следует отметить несколько ограничений. Влияние медитации осознанности на исходную память было слабым. Это могло быть результатом использования субъектов, которые были здоровыми молодыми людьми с хорошей памятью или ограниченным количеством времени, которое испытуемые проводили, практикуя медитацию осознанности. 4-недельный тренинг медитации осознанности был короче, чем стандартный 8-недельный курс MBSR, и в среднем испытуемые не сообщали о том, что тратили полные 20 минут на практику медитации осознанности каждый день. Кроме того, не было активной контрольной группы, поэтому неясно, как медитация осознанности сравнивается с другими методами лечения в повышении исходной памяти или тета-колебаний. Наконец, методы анализа ЭЭГ, используемые здесь, не отделяют вклад периодической колебательной мощности от апериодной 1/f неколебательной мощности, которая может повлиять на интерпретацию результатов. Поэтому в будущих исследованиях следует рассмотреть возможность использования субъектов с более слабой способностью к памяти, реализации полного 8-недельного курса MBSR, использования активного контрольного состояния и использования недавно разработанных методов анализа, которые разделяют колебательную и 1/f неколебательную активность61.

Поэтому современные методы были успешными в объединении поведения и ЭЭГ для изучения влияния медитации осознанности на эпизодическую память. Будущие исследования должны использовать эти методы для сравнения медитации осознанности с другими методами лечения, которые, как было показано, улучшают эпизодическую память и изменяют структуру и функцию мозга. Кроме того, будущие исследования должны сочетать поведенческие и нейронные меры для изучения влияния медитации осознанности на другие аспекты познания. Комбинируя поведенческие и нейронные меры и сравнивая медитацию осознанности с альтернативными методами лечения, мы сможем лучше определить наиболее перспективные методы лечения для улучшения когнитивных функций.

Disclosures

Авторам нечего раскрывать.

Acknowledgments

Эта работа была поддержана администрацией Bowdoin College и Bowdoin Life Sciences Research Fellowship, Peter J. Grua and Mary G. O'Connell Faculty/Student Research Award, а также Kufe Family Student Research Fellowship. Мы благодарим Бенджамина Типтона за руководство курсом медитации осознанности и Ханну Риз за помощь в разработке и анализе экспериментов.

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

Неврология Выпуск 159 Поведение медитация осознанности эпизодическая память извлечение памяти ЭЭГ тета-колебания
Сочетание поведения и ЭЭГ для изучения влияния медитации осознанности на эпизодическую память
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