Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att kombinera mindfulness meditationsträning, en episodisk minnesuppgift och EEG för att förstå de beteendemässiga och neurala effekterna av mindfulness meditation på episodiskt minne.
Abstract
Även om det nyligen har funnits intresse för hur mindfulnessmeditation kan påverka episodiskt minne såväl som hjärnans struktur och funktion, har ingen studie undersökt de beteendemässiga och neurala effekterna av mindfulnessmeditation på episodiskt minne. Här presenterar vi ett protokoll som kombinerar mindfulness meditationsträning, en episodisk minnesuppgift och EEG för att undersöka hur mindfulness meditation förändrar beteendeprestanda och de neurala korrelaten av episodiskt minne. Försökspersoner i en experimentell grupp för mindfulnessmeditation jämfördes med en kontrollgrupp på väntelistan. Ämnen i experimentgruppen mindfulness meditation tillbringade fyra veckor med att träna och öva mindfulnessmeditation. Mindfulness mättes före och efter träning med hjälp av Five Facet Mindfulness Questionnaire (FFMQ). Episodiskt minne mättes före och efter träning med hjälp av en källigenkänningsuppgift. Under hämtningsfasen av källigenkänningsuppgiften registrerades EEG. Resultaten visade att mindfulness, källigenkänning beteendeprestanda och EEG theta-kraft i höger frontal och vänster parietalkanal ökade efter mindfulness meditationsträning. Dessutom korrelerade ökningar av mindfulness med ökningar av theta-kraften i höger frontkanaler. Därför avslöjar resultat som erhållits från att kombinera mindfulness meditationsträning, en episodisk minnesuppgift och EEG de beteendemässiga och neurala effekterna av mindfulness meditation på episodiskt minne.
Introduction
Det har nyligen funnits intresse för mindfulnessmeditation för att behandla symtom på psykisk sjukdom och för att förbättra kognition, men det finns fortfarande mycket forskning att göra för att förstå effekterna av mindfulness meditation på kognitiv funktion. Tidigare forskning har visat att mindfulnessmeditation kan minska symtom på stress, depression, generaliserat ångestsyndrom, missbruk, uppmärksamhetsbriststörning och smärtstörningar 1,2,3,4,5,6,7,8,9, samt öka uppmärksamhet och verkställande funktion 2,3,4 ,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16.
Trots intresset för effekterna av mindfulnessmeditation på kognition har lite forskning gjorts om effekterna av mindfulnessmeditation på episodiskt minne17. Med tanke på bidraget från uppmärksamhet och verkställande funktion till episodisk kodning och hämtning, bör mindfulnessmeditation också öka episodiskt minne. Några nyligen genomförda beteendestudier har visat att mindfulnessträning ökar igenkänning minnesminne18,19 och fri återkallelse20.
Förutom beteendemässiga effekter av mindfulnessmeditation på kognition har tidigare forskning undersökt effekterna av mindfulnessmeditation på hjärnan. Mindfulnessmeditation har visat sig förändra både hjärnans struktur och funktion. Viktigt är att mindfulnessmeditation har visat sig förändra hjärnans struktur och funktion i nätverk relaterade till episodiskt minne21,22,23; specifikt ökande grå substansvolym och aktivitet i prefrontal cortex 1,24,25,26,27,28,29,30,31,32 och hippocampus 25,27,28,33,34,35 ,36,37 samt ökande theta (4\u20128 Hz) effekt och koherens 1,36,38,39,40,41,42,43,44,45.
Därför har tidigare forskning separat undersökt beteendeeffekterna av mindfulnessmeditation på episodiskt minne 17,18,19,20 och de neurala effekterna av mindfulnessmeditation 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 . För att förstå effekterna av mindfulnessmeditation på episodiskt minne och dess neurala korrelat är det viktigt att mäta både beteende och hjärnaktivitet under episodiskt minne. En metod för att studera de neurala korrelaten i episodiskt minne är med elektroencefalografi (EEG). Här beskriver vi en metod för att kombinera mindfulnessmeditationsträning med en episodisk minnesuppgift vid mätning av EEG. Genom att kombinera träning i mindfulnessmeditation med beteendemässiga och neurala mått på episodiskt minne kan vi bättre förstå effekterna av mindfulnessmeditation på kognitiv funktion.
Protocol
Alla förfaranden godkändes av Institutional Review Board of Bowdoin College, i enlighet med federala riktlinjer för skydd av mänskliga ämnen.
1. Ämnesrekrytering och förberedelse för experimentet
- Rekrytera 40 18-29-åriga ämnen som är meditation naiva, högerhänta, flytande engelsktalande, med normal eller korrigerad till normal syn, utan neurologiska tillstånd.
OBS: Att studera yngre barn och äldre vuxna skulle kräva en separat åldersspecifik studie. Utvecklingen av frontal- och parietalloberna är viktig för att utföra den episodiska minnesuppgiften. Och det finns variationer i EEG över ålder. Att studera yngre barn och äldre vuxna kräver åldersspecifika kognitiva uppgifter och specialiserade EEG-inspelnings- och dataanalysprotokoll som inte ryms i detta protokoll. Rekrytera endast högerhänta ämnen för att minska variationen i EEG-aktivitet. - Tilldela slumpmässigt 40 ämnen till en mindfulness meditation experimentell eller väntelista kontrollgrupp för totalt 20 ämnen i varje grupp.
- Schemalägg de experimentella sessionerna och mindfulness-meditationsträningen så att fördröjningen mellan experimentella sessioner före och efter träning är lika för mindfulness meditation experimentella och väntelista kontrollgrupper (se figur 1 för en visuell skildring av sessionerna).
Bild 1: Visuell avbildning av sessionerna. Försökspersonerna fyllde i Five Facet Mindfulness Questionnaire (FFMQ)46 och utförde den episodiska minnesuppgiften medan EEG registrerades under experimentsessionerna före och efter träningen. Försökspersonerna lottades till att antingen träna i mindfulnessmeditation i fyra veckor eller stå kvar på en väntelista för att utbildas i mindfulnessmeditation. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
- Informera försökspersoner om procedurerna som är involverade i beteendetestningen, EEG-inspelningen och mindfulness-meditationsträningen. Se till att försökspersoner avstår från att utöva meditation utanför de som utförs för forskningsstudien.
2. Mindfulness frågeformulär
- För varje experimentell session, låt försökspersonerna fylla i Five Facet Mindfulness Questionnaire (FFMQ)46 (se Tilläggsfil 1).
- Analysera mindfulness-data.
- Mät varje ämnes mindfulness genom att beräkna poäng för FFMQ Total samt observera, beskriva, medvetenhet, icke-domare och icke-reaktiva skalor genom att summera poängen för varje delskala (observera att för vissa objekt måste poängen vändas (dvs. ändra 1 till 5, 2 till 4, 4 till 2 och 5 till 1) enligt instruktionerna i FFMQ46 (se poänginstruktioner i tilläggsfil 1).
- Jämför försökspersonernas FFMQ Total samt observera, beskriv, medvetenhet, icke-domare och icke-reaktiva poäng för mindfulness meditation experimentell och väntelista kontrollgrupp över experimentella sessioner före och efter träning.
3. Episodisk minnesuppgift
- Förbered en lista med 800 adjektiv som likställs för ordfrekvens enligt Kucera och Francis47 ordnormer (se Kompletterande fil 2).
- För varje experimentell session, låt ämnen öva kodningsfasen genom att presentera 10 ord och utföra kodningsuppgiften enligt beskrivningen nedan.
- För varje experimentell session, låt ämnen utföra kodningsfasen.
- Låt ämnen studera en lista med 200 adjektiv och antingen skapa en mental bild av en rumslig scen som beskrivs av adjektivet (platsuppgift) eller tänka på betydelsen av ordet och betygsätta dess trevlighet (trevlig uppgift).
- Efter presentationen av varje ord, be ämnena att betygsätta hur väl de utförde kodningsuppgiften (se figur 2 för en visuell bild av kodningsproceduren).
- För varje experimentell session, låt försökspersonerna öva källhämtningsfasen genom att presentera de 10 ord som visades vid kodningspraxis och fem nya ord och utföra källhämtningsuppgiften enligt beskrivningen nedan.
- För varje experimentell session, låt försökspersonerna utföra källhämtningsfasen medan de spelar in EEG.
- Presentera de 200 ord som visades vid kodning slumpmässigt blandat med 200 nya ord. Skicka tidsstämplar som motsvarar varje beteendevillkor till EEG-inspelningen. Ord bör presenteras i 20 block för att ge ämnen vilopauser för att vila ögonen.
- Under presentationen av varje ord, be ämnen att ange om ordet var nytt eller om de kände igen det som studerat i kodningsfasen. För erkända ord, be ämnen att ange källan, om ordet studerades på platsuppgiften eller den trevliga uppgiften (se figur 2 för en visuell skildring av källhämtningsproceduren).
OBS: Den episodiska minnesuppgiften kan utformas med vilken programvara som helst som är utformad för beteendeforskning som EPrime som kan skicka tidsstämplar till EEG-inspelningen med hjälp av uppgiftshändelser (se materialförteckning). Självstudier och exempelexperiment finns tillgängliga online (t.ex. https://pstnet.com, https://step.talkbank.org48).
Figur 2: Visuell skildring av det experimentella paradigmet. Under den episodiska minnesuppgiften studerade ämnen adjektiv och antingen föreställde sig en scen (platsuppgift) eller bedömde dess trevlighet (trevlig uppgift). Under källhämtningsfasen bestämde ämnen vilken uppgift som utfördes med varje ord ("Old Place Task" eller "Old Pleasant Task") eller "New". Denna siffra har modifierats från Nyhus et al.60. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
- Markera varje studie baserat på beteendetillståndet och ämnets svar (se figur 3 och figur 4) och analysera episodiska minnesbeteendedata.
- Mät försökspersonernas förmåga att komma ihåg källinformation genom att beräkna artikeldiskriminering (punkt d', se figur 3):
Z (träfffrekvens) - Z (falsklarmfrekvens) - Mät försökspersonernas förmåga att komma ihåg källinformation genom att beräkna källdiskriminering (källa d', se figur 4).
Z (korrekt källhastighet) - Z (felaktig källhastighet) - Jämför försökspersonernas objekt- och källdiskriminering (artikel och källa d') för mindfulnessmeditationens experimentella och väntelista kontrollgrupp över experimentella sessioner före och efter träning.
- Mät försökspersonernas förmåga att komma ihåg källinformation genom att beräkna artikeldiskriminering (punkt d', se figur 3):
Figur 3: Datakategorier som ingår i mätningen av ordminnet. Försöken markerades baserat på beteendetillståndet och försökspersonens svar och användes för att beräkna artikeldiskriminering (artikel d'). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 4: Datakategorier som ingår i mätningen av källminnet. Försöken markerades baserat på beteendetillståndet och försökspersonens svar och användes för att beräkna källdiskriminering (källa d'). Klicka här för att se en större version av denna siffra.
4. EEG-registrering och analys
- Ställ in EEG-locket (se Materialförteckning).
OBS: En EEG-takhandledning och annan användbar information är tillgänglig via online-resurser (t.ex. https://pursue.richmond.edu49).- Mät motivets huvud och sätt alla elektroder på EEG-locket i rätt storlek enligt det utökade internationella 10-20-systemet.
- Rengör motivets panna med en alkoholtork.
- Applicera EEG-locket på motivets huvud genom att skilja håret och sedan sätta in ledande gel med en Luer-lock-spruta med en trubbig nål.
- Använd EEG-inspelningsprogramvaran, klicka på impedanser och se till att de ligger under den motståndsnivå som rekommenderas av det specifika EEG-systemet som valts för användning av forskarna.
- Be ämnet att förbli så stilla som möjligt under experimentet. Visa motivet EEG-signalen när de är stilla och när de blinkar eller gör käk- eller ansiktsrörelser.
- Spela in EEG.
- Ställ in EEG-förstärkaren med EEG-inspelningsprogramvaran genom att klicka på redigera arbetsyta och ställ in för att hämta signal med ett .1 \ u2012100 Hz bandpassfilter och 500 Hz samplingsfrekvens för alla motiv.
- Starta EEG-inspelningen.
- Starta källhämtningsfasen och se till att tidsstämplarna från källhämtningsuppgiften visas i EEG-inspelningen.
- När ämnet har slutfört källhämtningsuppgiften, rengör EEG-locket och elektroderna med avjoniserat vatten och desinfektionsmedel.
- Bearbeta och analysera EEG-data.
- Högpassfiltrera data vid 1 Hz och lågpassfiltrera data vid 100 Hz.
- Identifiera och interpolera dåliga kanaler med omgivande kanaler50.
- Referera om uppgifterna till en genomsnittlig referens51.
- Segmentera data i förhållande till början av varje tidsstämpel från källhämtningsaktiviteten och subtrahera en baslinjeperiod före stimulans.
- Identifiera och ta bort artefakter i EEG-data, till exempel artefakter för ögonblinkning och ögonrörelse. Upptäck och avvisa försök med stora artefakter (spänningsfluktuationer på över 1 000 μV eller data 5 standardavvikelser utöver normen). Rekonstruera EEG efter att ha kört oberoende komponentanalys (ICA)52 och identifierat och tagit bort bruskomponenter53.
- Konvertera EEG-data till tidsfrekvensdomänen över 100 log-spaced frekvenser från 3 Hz till 125 Hz med hjälp av en Morlet wavelet-transformation med wavelet som ökar från 3 cykler vid 3 Hz till 25 cykler vid 125 Hz.
- Jämför theta-kraften i förhållande till baslinjen före stimulans i mindfulness-meditationens experimentella och väntelista-kontrollgrupper över experimentella sessioner före och efter träning i höger frontal och vänster parietalkanaler som visar effekter under källhämtning54,55,56,57. Alla analyser bör styra för flera jämförelser.
EEG-data kan bearbetas och analyseras med hjälp av allmänt tillgänglig programvara avsedd för signalbehandling som EEGLab58. EEGLab utbildningsverkstäder och handledning finns tillgängliga via Swartz Center for Computational Neuroscience (https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php).
5. Mindfulness meditation träning
- Anlita en mindfulnessmeditationsinstruktör utbildad i Mindfulness Based Stress Reduction (MBSR) teknik59.
OBS: Instruktörer utbildade i MBSR-tekniken kan hittas online (t.ex. https://www.brown.edu/public-health/mindfulness/programs/mbsr-teacher-recognition). - Låt de 20 försökspersonerna i experimentgruppen mindfulnessmeditation träffas som en grupp i en timme varje vecka i fyra veckor med mindfulnessmeditationsinstruktören.
OBS: Standard MBSR-kursen är åtta veckor och inkluderar andningsmedvetenhet, sittande meditation, yoga och avslappningstekniker. Mindfulnessmeditationsutbildningen bör innehålla aspekter av standard MBSR-kursen som andningsmedvetenhet och sittande meditation (se kompletterande fil 3). Dessa metoder, som avser att fokusera uppmärksamhet och verkställande funktion, kommer sannolikt att bidra till episodiskt minne. - Låt försökspersoner öva mindfulness meditation i minst 20 min varje dag med hjälp av en guidad andningsmedvetenhet meditationsinspelning som tillhandahålls av mindfulness meditation instruktör.
- Spåra daglig mindfulnessmeditationspraxis genom att fråga ämnen hur många minuter de övade mindfulnessmeditation, vad de gjorde under sin meditation och hur övningen gick för dem genom dagliga e-postundersökningar (se materialtabell).
OBS: Forskare bör överväga att utesluta ämnen som inte spenderar mycket tid på att öva mindfulnessmeditation. - Schemalägg experimentsessionen efter träningen så snart som möjligt efter avslutad mindfulnessmeditationsträning.
OBS: Forskare bör överväga att utesluta ämnen som inte kan slutföra experimentsessionen efter träningen strax efter avslutad mindfulnessmeditationsträning. Kontakta experter inom kognitiv neurovetenskap som använder EEG-tekniken för randomiserade kontrollerade experiment för ytterligare information.
Representative Results
Representativa resultat rapporteras för 40 meditation naiva, högerhänta, flytande engelsktalande ämnen (10 manliga och 10 kvinnliga ämnen från 18 till 22 år i mindfulness meditation experimentgruppen och 7 manliga och 13 kvinnliga ämnen från 18 till 22 år i väntelistan kontrollgrupp). Beteende- och EEG-data analyserades med hjälp av blandad variansanalys (ANOVA) som jämförde mindfulness meditation experimentella och väntelista kontrollgrupper (experimentell, kontroll) över tid (förträning, efterträning). Alla post-hoc-tester korrigerade för flera jämförelser.
Mindfulness frågeformulär
Först bedömde analysen om mindfulnessmeditationsträningen var framgångsrik. Försökspersonerna tillbringade mycket tid på att öva mindfulnessmeditation och deras mindfulness ökade mätt av FFMQ. Specifikt fanns det en interaktion mellan grupp och tid för FFMQ Total (F(1,38) = 11,15, MSE = 67,67, p <. 01) och en marginell interaktion mellan grupp och tid för FFMQ Beskriv (F(1,38) = 3,35, MSE = 12,26, p = .08) och Nonjudge (F(1,38) = 3,87, MSE = 15,37 , p = .06) skalor . Poängen ökade från förutbildning till efterträning för FFMQ Total (F(1,19) = 15,60, MSE = 63,34, p < .01), Beskriv (F(1,19) = 6,36, MSE = 8,44, p = .02) och Nonjudge (F(1,19) = 10,12, MSE = 8,60, p < .01) skalor för mindfulness meditation experimentell grupp, medan väntelistans kontrollgrupp inte förändrades (se tabell 1).
| Experimentell | Kontroll | |||
| Förutbildning | Efter utbildningen | Förutbildning | Efter utbildningen | |
| Total | 128.13 (2.38) | 138.07 (3.24) | 123.59 (4.19) | 121.25 (4.77) |
| Observera | 26.98 (1.16) | 28.70 (1.00) | 23.83 (1.14) | 23.70 (1.26) |
| Beskriva | 29.5 (1.36) | 31.82 (.99) | 27.10 (1.25) | 26.55 (1.26) |
| Medvetenhet | 25.25 (1.06) | 26.95 (1.12) | 25.27 (.94) | 24.05 (1.28) |
| Icke-domare | 24.65 (1.26) | 27.60 (1.40) | 27.50 (1.42) | 27.00 (2.05) |
| Icke-reacitve | 21.75 (.99) | 23.00 (1.08) | 19.90 (1.09) | 19.95 (1.16) |
Tabell 1: Fem facet mindfulness frågeformulär data. FFMQ Total samt Observera, Beskriv, Medvetenhet, Icke-domare och Icke-reaktiva poäng för mindfulnessmeditationsexperimentet och väntelistans kontrollgrupp för förträningen jämfört med experimentsessionen efter träningen. Medel med standardfel inom parentes visas. Denna tabell har modifierats från Nyhus et al.60.
Episodiskt minne
För det andra undersökte analysen effekten av mindfulnessmeditation på beteendeprestanda för den episodiska minnesuppgiften. Mindfulnessmeditationsträningen ledde till ökningar av källminnet mätt som källdiskriminering (källa d'). Även om det inte fanns någon interaktion mellan grupp och tid (F(1,38) = 1,16, MSE = .12, p = .29), visade parvisa jämförelser att källdiskrimineringen ökade från förträning till efterträning för experimentgruppen för mindfulnessmeditation (F(1,19)=10,53, MSE=.12, p<.01), men inte kontrollgruppen på väntelistan (se tabell 2).
| Experimentell | Kontroll | ||||
| Tillstånd | Förutbildning | Efter utbildningen | Förutbildning | Efter utbildningen | |
| Träff | Placera rätt källa | .66 (.02) | .67 (.03) | .71 (.03) | .69 (.02) |
| Trevlighet korrekt källa | .61 (.03) | .72 (.03) | .64 (.05) | .74 (.03) | |
| FA | Placera felaktig källa | .34 (.02) | .33 (.03) | .29 (.03 | .31 (.02) |
| Trevlighet felaktig källa | .39 (.03) | .28 (.03) | .36 (.05) | .26 (.03) | |
| Källa d' | .70 (.11) | 1.06 (.12) | 1.04 (.17) | 1.23 (.14) | |
| Källa c | -.06 (.05) | .07 (.05) | -.12 (.12) | .10 (.07) | |
Tabell 2: Källbeteendedata. Träfffrekvens, falsklarmfrekvens, källdiskriminering (källa d ') och responsbias (källa c) för mindfulnessmeditationsexperimentet och väntelistans kontrollgrupp för förträningen jämfört med experimentsessionen efter träningen. Medel med standardfel inom parentes visas. Denna tabell har modifierats från Nyhus et al.60.
EEG-resultat
För det tredje undersökte EEG-analys effekten av mindfulnessmeditation på en neural korrelat av episodiskt minne. Specifikt undersöktes theta-effekten i höger frontal och vänster parietalkanaler från 1000 till 1500 ms eftersom dessa effekter har hittats i flera källhämtningsuppgifter54,55,56,57. För de vänstra parietala kanalerna interagerade gruppen med tiden (F(1,37) = 9,52, MSE = .92, p < .01). Theta-kraften ökade från förträning till efterträning för experimentgruppen för mindfulnessmeditation (F(1,19) = 17,37, MSE = .23, s< .01), men inte kontrollgruppen på väntelistan (se figur 5).
Figur 5: Effekt av mindfulnessmeditation på theta power. Theta kraft för mindfulness meditation experimentell och väntelista kontrollgrupp för förträning jämfört med experimentsessionen efter träning. (A) Tidsfrekvensspektrogram över tider och frekvenser i en höger frontkanal. (B) Tidsfrekvensspektrogram över tider och frekvenser i en vänster parietalkanal. (C) Theta-effekt över alla kanaler från 1000–1500 ms och skillnader från förutbildning till efterträning. (C) Svarta * märken analyserade kanaler i höger frontal och vänster parietalregioner. Färgskala: decibelförändring från baslinje före stimulans och p-värde för förträning till skillnader efter träning. Denna siffra har modifierats från Nyhus et al.60. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Slutligen undersöktes korrelationen mellan förändringar i mindfulness och förändringar i episodisk minnesbeteendeprestanda och EEG i experimentgruppen mindfulness meditation. Det fanns en positiv korrelation mellan ökningar av FFMQ Beskriv poäng från förträning till efterträning och EEG theta-effektökningar från förträning till efterträning i höger frontkanaler (r = .72, n = 20, p < .01, två-tailed, Bonferrroni korrigerad; se figur 6).
Figur 6: Korrelation mellan förändringar i FFMQ och theta-effekt. Korrelation mellan den genomsnittliga skillnaden i theta-effekt mellan för- och efterträning för träffar och korrekta avslag i höger frontkanaler och skillnaden i FFMQ Beskriv poäng mellan förträning och efterträning. Denna siffra har modifierats från Nyhus et al.60. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Kompletterande fil 1. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande fil 2. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande fil 3. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Discussion
Det nuvarande protokollet gav de första bevisen för att mindfulnessmeditation kan öka källminnet och theta-svängningarna. Genom att kombinera träning i mindfulnessmeditation med beteendemässiga och neurala åtgärder kan vi bättre förstå effekterna av mindfulnessmeditation på episodiskt minne och dess neurala korrelat.
Även om tidigare forskning separat har undersökt beteendeeffekterna av mindfulness meditation på episodiskt minne 17,18,19,20 och de neurala effekterna av mindfulnessmeditation 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 har ingen studie kombinerat beteende och EEG under episodiskt minne. Dessutom har tidigare forskning om mindfulnessmeditation ofta studerat expertmeditatörer 1,17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,32,33,35, 36,37,38,39,40,41,43,44 och riskerar därför självvalsbias. Genom att använda en longitudinell design med slumpmässigt tilldelade mindfulnessmeditation och väntelista kontrollgrupper kunde vi bättre kontrollera för gruppskillnader. Slutligen har tidigare forskning om mindfulnessmeditation ofta använt hela 8-veckors MBSR-kursen, men den aktuella studien visade signifikanta effekter med endast 4 veckors mindfulnessmeditationsträning.
Det fanns ett antal viktiga steg för att framgångsrikt implementera dessa metoder. För det första var slumpmässig tilldelning till mindfulness meditation experimentell eller väntelista kontrollgrupp avgörande för att säkerställa att grupperna var ungefär lika. För det andra var det viktigt att fokusera mindfulnessmeditationsträningen på aspekter av MBSR-kursen som relaterar till att fokusera uppmärksamhet och verkställande funktion (t.ex. andningsmedvetenhet) eftersom dessa sannolikt kommer att bidra till episodiskt minne. För det tredje var det viktigt att låta försökspersonerna spendera mycket tid på att öva mindfulnessmeditation och att noggrant rapportera den tid de tillbringade med att meditera varje dag. För det fjärde var det viktigt att jämföra tiden mellan experimentella sessioner före och efter träning mellan mindfulness meditation experimentella och väntelista kontrollgrupper för att kontrollera för timing och att schemalägga experimentsessionen efter träningen så snart som möjligt efter mindfulness meditationsträning så att effekterna av mindfulness meditationsträning inte försvann före testning. För det femte är det troligt att mindfulnessmeditation påverkar episodiskt minne genom att öka uppmärksamhet och verkställande funktion. Därför var det viktigt att använda en episodisk minnesuppgift som kräver verkställande funktion som källminne. Slutligen är det viktigt att få EEG-data av hög kvalitet som är fri från artefakter.
Även om det fanns fördelar med denna metod jämfört med befintliga metoder, bör några begränsningar noteras. Effekten av mindfulnessmeditation på källminnet var svag. Detta kan ha orsakats av att använda ämnen som var friska unga vuxna med god minnesprestanda eller den begränsade tid som försökspersonerna tillbringade med att öva mindfulnessmeditation. Den 4-veckors mindfulness-meditationsträningen var kortare än den vanliga 8-veckors MBSR-kursen och i genomsnitt rapporterade försökspersonerna inte att de spenderade hela 20 minuter på att öva mindfulnessmeditation varje dag. Dessutom fanns det ingen aktiv kontrollgrupp, så det är oklart hur mindfulnessmeditation jämförs med andra behandlingar för att öka källminnet eller theta-svängningarna. Slutligen skiljer de EEG-analysmetoder som används här inte ut bidraget från periodisk oscillerande kraft från aperiodisk 1/f icke-oscillerande effekt som kan påverka tolkningen av resultaten. Därför bör framtida forskning överväga att använda ämnen med svagare minnesförmåga, genomföra hela 8-veckors MBSR-kursen, använda ett aktivt kontrolltillstånd och använda nyutvecklade analysmetoder som skiljer ut oscillerande och 1 / f icke-oscillerande aktivitet61.
Därför var de nuvarande metoderna framgångsrika i att kombinera beteende och EEG för att studera effekterna av mindfulness meditation på episodiskt minne. Framtida forskning bör använda dessa metoder för att jämföra mindfulnessmeditation med andra behandlingar som har visat sig förbättra episodiskt minne och förändra hjärnans struktur och funktion. Dessutom bör framtida forskning kombinera beteende och neurala åtgärder för att undersöka effekterna av mindfulnessmeditation på andra aspekter av kognition. Genom att kombinera beteendemässiga och neurala åtgärder och jämföra mindfulnessmeditation med alternativa behandlingar kommer vi bättre att kunna bestämma de mest lovande behandlingarna för kognitiv förbättring.
Disclosures
Författarna har inget att avslöja.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av administration vid Bowdoin College och Bowdoin Life Sciences Research Fellowship, Peter J. Grua och Mary G. O'Connell Faculty/Student Research Award och Kufe Family Student Research Fellowship. Vi tackar Benjamin Tipton för att ha lett mindfulnessmeditationskursen och Hannah Reese för hjälp med experimentdesign och analys.
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 |
References
- Cahn, B. R., Polich, J. Meditation states and traits: EEG, ERP, and neuroimaging studies. Psychological Bulletin. 132 (2), 180-211 (2006).
- Creswell, J. D.
- Eberth, J., Sedlmeier, P. The effects of mindfulness meditation: A meta-analysis. Mindfulness. 3, 174-189 (2012).
- 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).
- 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).
- Sedlmeier, P., et al. The psychological effects of meditation: a meta-analysis. Psychological Bulletin. 138 (6), 1139-1171 (2012).
- Tang, Y. Y., Holzel, B. K., Posner, M. I.
- 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).
- 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).
- Bailey, N. W., et al. Mindfulness meditators show enhanced working memory performance concurrent with different brain region engagement patterns during recall. bioRxiv. , (2019).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wang, M. Y., et al. Mindfulness meditation alters neural activity underpinning working memory during tactile distraction. bioRxiv. , (2019).
- 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).
- Levi, U., Rosenstreich, E. Minfulness and memory: a review of findings and a potential model. Journal of Cognitive Enhancement. , (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lazar, S. W., et al. Functional brain mapping of the relaxation response and meditation. Neuroreport. 11 (7), 1581-1585 (2000).
- Lazar, S. W., et al. Meditation experience is associated with increased cortical thickness. Neuroreport. 16 (17), 1893-1897 (2005).
- Luders, E., et al. Global and regional alterations of hippocampal anatomy in long-term meditation practitioners. Human Brain Mapping. 34 (12), 3369-3375 (2013).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Zeidan, F. The Handbook of Mindfulness: Theory, Research, and Practice. The. , Guilford Press. (2015).
- 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).
- Holzel, B. K., et al. Mindfulness practice leads to increases in regional brain gray matter density. Psychiatry Research. 191 (1), 36-43 (2011).
- Holzel, B. K., et al. Investigation of mindfulness meditation practitioners with voxel-based morphometry. Social Cognitive and Affective Neuroscience. 3 (1), 55-61 (2008).
- 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).
- 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).
- 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).
- Brandmeyer, T., Delorme, A. Reduced mind wandering in experienced meditators and associated EEG correlates. Experimenal Brain Research. 236 (9), 2519-2528 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- Lee, D. J., Kulubya, E., Goldin, P., Goodarzi, A., Girgis, F. Review of the Neural Oscillations Underlying Meditation. Frontiers in Neuroscience. 12, 178 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kucera, H., Francis, W. N. Computational Analysis of Present-day American English. , Brown University Press. (1967).
- 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).
- 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).
- 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).
- Dien, J. Issues in the application of the average reference: Review, critiques, and recommendation. Behavior Research Methods, Instruments & Computers. 30, 34 (1998).
- Bell, A. J., Sejnowski, T. J. An information-maximization approach to blind separation and blind deconvolution. Neural Computation. 7 (6), 1129-1159 (1995).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kabat-Zinn, J. Full catastrophe living: Using the wisdom of your body and mind to face stress, pain, and illness. , Dell Publishing. (1990).
- 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).
- Haller, M., et al.
