Artykuł metodologiczny

Połączenie zachowania i EEG w celu zbadania wpływu medytacji uważności na pamięć epizodyczną

DOI:

10.3791/61247

⸱

11 maja 2020

 ,  ,  , 
1Department of Psychology, Bowdoin College, 2Program in Neuroscience, Bowdoin College

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tutaj prezentujemy protokół łączenia treningu medytacji uważności, epizodycznego zadania pamięciowego i EEG, aby zrozumieć behawioralne i neuronalne efekty medytacji uważności na pamięć epizodyczną.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Chociaż ostatnio pojawiło się zainteresowanie tym, jak medytacja mindfulness może wpływać na pamięć epizodyczną, jak również na strukturę i funkcje mózgu, żadne badanie nie badało behawioralnych i neuronalnych efektów medytacji mindfulness na pamięć epizodyczną. Tutaj przedstawiamy protokół, który łączy trening medytacji uważności, zadanie pamięci epizodycznej i EEG, aby zbadać, w jaki sposób medytacja uważności zmienia wydajność behawioralną i neuronalne korelaty pamięci epizodycznej. Osoby w eksperymentalnej grupie medytacji uważności porównano z grupą kontrolną z listy oczekujących. Badani w eksperymentalnej grupie medytacji uważności spędzili cztery tygodnie trenując i praktykując medytację uważności. Uważność mierzono przed i po treningu za pomocą Kwestionariusza Uważności Pięciu Aspektów (FFMQ). Pamięć epizodyczną mierzono przed i po treningu za pomocą zadania rozpoznawania źródła. Podczas fazy wyszukiwania zadania rozpoznawania źródła rejestrowano EEG. Wyniki wykazały, że uważność, rozpoznawanie źródeł, wydajność behawioralna i moc theta EEG w prawym kanale czołowym i lewym ciemieniowym wzrosły po treningu medytacji uważności. Ponadto wzrost uważności korelował ze wzrostem mocy theta w prawych kanałach czołowych. Dlatego wyniki uzyskane z połączenia treningu medytacji uważności, zadania pamięci epizodycznej i EEG ujawniają behawioralne i neuronalne skutki medytacji uważności na pamięć epizodyczną.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ostatnio pojawiło się zainteresowanie medytacją mindfulness w leczeniu objawów chorób psychicznych i poprawie funkcji poznawczych, ale wciąż jest wiele do zrobienia, aby zrozumieć wpływ medytacji mindfulness na funkcje poznawcze. Wcześniejsze badania wykazały, że medytacja mindfulness może zmniejszyć objawy stresu, depresji, zespołu lęku uogólnionego, uzależnień, zaburzeń koncentracji uwagi i zaburzeń bólowych1,2,3,4,5,6,7,8,9, a także zwiększyć uwagę i funkcje wykonawcze2,3,4,5,6,7,10,11,12,13,14,15,16.

Pomimo zainteresowania wpływem medytacji uważności na poznanie, przeprowadzono niewiele badań na temat wpływu medytacji uważności na pamięć epizodyczną17. Biorąc pod uwagę wkład uwagi i funkcji wykonawczych w epizodyczne kodowanie i odzyskiwanie, medytacja uważności powinna również zwiększyć pamięć epizodyczną. Kilka ostatnich badań behawioralnych wykazało, że trening uważności zwiększa pamięć rozpoznawania, wspomnienie18,19 i free recall20.

Oprócz behawioralnych skutków medytacji uważności na funkcje poznawcze, poprzednie badania badały wpływ medytacji uważności na mózg. Wykazano, że medytacja uważności zmienia zarówno strukturę, jak i funkcję mózgu. Co ważne, wykazano, że medytacja mindfulness zmienia strukturę i funkcję mózgu w sieciach związanych z pamięcią epizodyczną21,22,23; w szczególności zwiększenie objętości i aktywności istoty szarej w korze przedczołowej1,24,25,26,27,28,29,30,31,32 oraz hippocampus25,27,28,33,34,35,36,37 a także zwiększenie mocy i spójności theta (4\u20128 Hz)1,36,38,39,40,41,42,43,44,45.

Dlatego poprzednie badania oddzielnie analizowały behawioralne efekty medytacji mindfulness na pamięć epizodyczną17,18,19,20 oraz neuronalne efekty medytacji uważności1,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41,42,43,44,45. Aby zrozumieć wpływ medytacji uważności na pamięć epizodyczną i jej neuronalne korelaty, ważne jest, aby mierzyć zarówno zachowanie, jak i aktywność mózgu podczas pamięci epizodycznej. Jedną z metod badania neuronalnych korelatów pamięci epizodycznej jest elektroencefalografia (EEG). Tutaj opisujemy metodę łączenia treningu medytacji uważności z zadaniem pamięci epizodycznej podczas pomiaru EEG. Łącząc trening medytacji uważności z behawioralnymi i neuronalnymi pomiarami pamięci epizodycznej, możemy lepiej zrozumieć wpływ medytacji uważności na funkcje poznawcze.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Institutional Review Board of Bowdoin College, zgodnie z federalnymi wytycznymi dotyczącymi ochrony osób ludzkich.

1. Rekrutacja i przygotowanie do eksperymentu

  1. Zrekrutuj 40 osób w wieku 18-29 lat, które są niewierzące w medytację, praworęczne, biegle mówiące po angielsku, z normalnym lub skorygowanym do normalnego widzenia, bez schorzeń neurologicznych.
    UWAGA: Badanie młodszych dzieci i osób starszych wymagałoby oddzielnego badania specyficznego dla wieku. Rozwój płatów czołowych i ciemieniowych jest ważny dla wykonywania zadania pamięci epizodycznej. A EEG jest zmienne w zależności od wieku. Badanie młodszych dzieci i osób starszych wymaga specyficznych dla wieku zadań poznawczych oraz specjalistycznych protokołów zapisu EEG i analizy danych, które nie są uwzględnione w niniejszym protokole. Rekrutuj tylko osoby praworęczne, aby zmniejszyć zmienność aktywności EEG.
  2. Losowo przydziel 40 osób do grupy kontrolnej eksperymentalnej lub grupy kontrolnej z medytacją uważności, co daje łącznie 20 osób w każdej grupie.
  3. Zaplanuj sesje eksperymentalne i trening medytacji uważności w taki sposób, aby opóźnienie między sesjami eksperymentalnymi przed treningiem i po treningu było równe dla eksperymentalnych grup medytacji uważności i grup kontrolnych z listy oczekujących (zobacz Rysunek 1 dla wizualnego przedstawienia sesji).

figure-protocol-1
Rysunek 1: Wizualne przedstawienie sesji. Badani wypełnili Kwestionariusz Uważności Pięciu Aspektów (FFMQ)46 i wykonali zadanie pamięci epizodycznej, podczas gdy EEG było rejestrowane podczas przedtreningowych i potreningowych sesji eksperymentalnych. Badani zostali losowo przydzieleni do szkolenia w medytacji uważności przez cztery tygodnie lub pozostania na liście oczekujących na szkolenie w medytacji uważności. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Poinformuj badanych o procedurach związanych z testami behawioralnymi, zapisem EEG i treningiem medytacji uważności. Upewnij się, że badani powstrzymają się od praktykowania medytacji poza tymi, które są prowadzone na potrzeby badania naukowego.

2. Kwestionariusz uważności

  1. Podczas każdej sesji eksperymentalnej poproś badanych o wypełnienie Kwestionariusza Uważności Pięciu Aspektów (FFMQ)46 (patrz Plik Uzupełniający 1).
  2. Przeanalizuj dane dotyczące uważności.
    1. Zmierz uważność każdego badanego, obliczając wyniki dla skali FFMQ Total, a także Obserwuj, Opisz, Świadomość, Nieoceniający i Niereaktywny, sumując wyniki dla każdej podskali (zwróć uwagę, że dla niektórych pozycji punktacja musi zostać odwrócona (tj. zmień 1 na 5, 2 na 4, 4 na 2 i 5 na 1) zgodnie z instrukcjami w FFMQ46 (patrz instrukcje punktacji w Pliku Uzupełniającym 1).
    2. Porównaj wyniki FFMQ całkowite oraz obserwowanie, opisywanie, uświadamianie, nieoceniające i niereaktywne dla grupy eksperymentalnej medytacji uważności i grupy kontrolnej z listy oczekujących podczas sesji eksperymentalnych przed i po treningu.

3. Zadanie pamięci epizodycznej

  1. Przygotuj listę 800 przymiotników, które są utożsamiane pod względem częstotliwości występowania słów zgodnie z normami słów Kucera i Francis47 (patrz Plik uzupełniający 2).
  2. Podczas każdej sesji eksperymentalnej poproś badanych, aby przećwiczyli fazę kodowania, prezentując 10 słów i wykonując zadanie kodowania, jak opisano poniżej.
  3. Dla każdej sesji eksperymentalnej poproś badanych o wykonanie fazy kodowania.
    1. Poproś badanych, aby przestudiowali listę 200 przymiotników i albo stworzyli mentalny obraz sceny przestrzennej opisanej przez przymiotnik (zadanie miejsca), albo zastanowili się nad znaczeniem słowa i ocenili jego przyjemność (przyjemne zadanie).
    2. Po prezentacji każdego słowa poproś badanych, aby ocenili, jak dobrze wykonali zadanie kodowania (zobacz Rysunek 2, aby zobaczyć wizualne przedstawienie procedury kodowania).
  4. Podczas każdej sesji eksperymentalnej poproś badanych, aby przećwiczyli fazę odzyskiwania źródła, prezentując 10 słów, które zostały pokazane podczas ćwiczeń kodowania i pięć nowych słów, a następnie wykonaj zadanie wyszukiwania źródła, jak opisano poniżej.
  5. W każdej sesji eksperymentalnej poproś badanych, aby wykonali fazę pobierania źródła podczas rejestrowania EEG.
    1. Przedstaw 200 słów, które zostały pokazane podczas kodowania, losowo wymieszanych z 200 nowymi słowami. Wyślij znaczniki czasu, które odpowiadają każdemu warunkowi behawioralnemu, do zapisu EEG. Słowa powinny być przedstawione w 20 blokach, aby dać badanym przerwy na odpoczynek i odpocząć oczom.
    2. Podczas prezentacji każdego słowa poproś badanych, aby wskazali mu, czy jest ono nowe, czy też rozpoznali, że jest studiowane w fazie kodowania. W przypadku rozpoznanych słów poproś badanych o wskazanie źródła, czy słowo było studiowane w zadaniu na miejscu, czy w przyjemnym zadaniu (zobacz Rysunek 2 dla wizualnego przedstawienia procedury odzyskiwania źródła).
      UWAGA: Zadanie pamięci epizodycznej można zaprojektować przy użyciu dowolnego oprogramowania przeznaczonego do badań behawioralnych, takiego jak EPrime, które może wysyłać znaczniki czasu do zapisu EEG za pomocą zdarzeń zadania (patrz Tabela materiałów). Samouczki i przykładowe eksperymenty są dostępne online (np. https://pstnet.com, https://step.talkbank.org48).

figure-protocol-2
Rysunek 2: Wizualne przedstawienie paradygmatu eksperymentalnego. Podczas zadania pamięci epizodycznej badani studiowali przymiotniki i albo wyobrażali sobie scenę (zadanie polegające na miejscu), albo oceniali jej przyjemność (zadanie przyjemne). Podczas fazy wyszukiwania źródeł badani decydowali, które zadanie zostało wykonane z każdym słowem ("Stare Miejsce, Zadanie" lub "Stare, Przyjemne Zadanie") lub "Nowe". Ten rysunek został zmodyfikowany z Nyhus et al.60. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

  1. Oznacz każdą próbę na podstawie stanu zachowania i reakcji badanego (patrz Rysunek 3 i Rysunek 4) i przeanalizuj dane behawioralne dotyczące pamięci epizodycznej.
    1. Zmierz zdolność badanych do zapamiętywania informacji źródłowych, obliczając dyskryminację pozycji (pozycja d', patrz Rysunek 3):
      Z (współczynnik trafień) – Z (wskaźnik fałszywych alarmów)
    2. Zmierz zdolność badanych do zapamiętywania informacji źródłowych, obliczając dyskryminację źródła (źródło d', patrz Rysunek 4).
      Z (prawidłowa szybkość źródła) – Z (nieprawidłowa szybkość źródła)
    3. Porównaj dyskryminację pozycji i źródła badanych (pozycja i źródło d') dla eksperymentalnej medytacji uważności i grupy kontrolnej z listy oczekujących podczas sesji eksperymentalnych przed i po treningu.

figure-protocol-3
Rysunek 3: Kategorie danych uwzględnione w pomiarze pamięci słów. Badania oceniano na podstawie stanu zachowania i reakcji badanego i wykorzystano do obliczenia dyskryminacji przedmiotów (pozycja d'). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

figure-protocol-4
Rysunek 4: Kategorie danych uwzględnione w pomiarze pamięci źródłowej. Badania oceniano na podstawie stanu zachowania i reakcji badanego, a następnie wykorzystano je do obliczenia dyskryminacji źródłowej (źródło d'). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

4. Zapis i analiza EEG

  1. Ustaw czepek EEG (patrz tabela materiałów).
    UWAGA: Samouczek dotyczący ograniczania EEG i inne przydatne informacje są dostępne w zasobach online (np. https://pursue.richmond.edu49).
    1. Zmierz głowę badanego i umieść wszystkie elektrody na czepku EEG o odpowiednim rozmiarze, zgodnie z rozszerzonym międzynarodowym systemem 10-20.
    2. Oczyść czoło fotografowanej osoby chusteczką nasączoną alkoholem.
    3. Przyłóż czepek EEG do głowy badanego, rozdzielając włosy, a następnie wkładając żel przewodzący za pomocą strzykawki Luer-lock z igłą.
    4. Korzystając z oprogramowania do rejestracji EEG, kliknij impedancje i upewnij się, że są one poniżej poziomu oporu zalecanego przez konkretny system EEG wybrany do użytku przez badaczy.
    5. Poproś badanego, aby pozostał tak nieruchomy, jak to możliwe podczas eksperymentu. Pokaż obiektowi sygnał EEG, gdy jest nieruchomy i gdy mruga lub wykonuje ruchy żuchwy lub twarzy.
  2. Zapisz EEG.
    1. Ustaw wzmacniacz EEG za pomocą oprogramowania do rejestracji EEG, klikając edytuj obszar roboczy i ustaw na odbiór sygnału z filtrem pasmowym .1\u2012100 Hz i częstotliwością próbkowania 500 Hz dla wszystkich badanych.
    2. Rozpocznij zapis EEG.
    3. Rozpocznij fazę odzyskiwania źródła i upewnij się, że znaczniki czasu z zadania odzyskiwania źródła pojawiają się w zapisie EEG.
  3. Gdy badany zakończy zadanie odzyskiwania źródła, wyczyść czepek EEG i elektrody wodą dejonizowaną i środkiem dezynfekującym.
  4. Przetwarzaj i analizuj dane EEG.
    1. Filtrowanie górnoprzepustowe przy 1 Hz i filtrowanie dolnoprzepustowe przy 100 Hz.
    2. Zidentyfikuj i interpoluj uszkodzone kanały za pomocą otaczających kanałów50.
    3. Ponownie odnieś dane do średniej referencji51.
    4. Segmentuj dane względem początku każdego znacznika czasu od zadania pobierania źródła i odejmij okres odniesienia przed bodźcem.
    5. Identyfikuj i usuwaj artefakty w danych EEG, takie jak artefakty mrugania oczami i ruchu gałek ocznych. Wykrywanie i odrzucanie prób z dużymi artefaktami (wahania napięcia powyżej 1 000 μV lub dane o 5 odchyleń standardowych wykraczających poza normę). Zrekonstruuj EEG po przeprowadzeniu niezależnej analizy składowych (ICA)52 oraz zidentyfikowaniu i usunięciu komponentów szumu53.
    6. Przekształć dane EEG w dziedzinę czasowo-częstotliwościową w 100 częstotliwościach logarytmicznie od 3 Hz do 125 Hz za pomocą transformacji falkowej Morleta, przy czym falka wzrasta z 3 cykli przy 3 Hz do 25 cykli przy 125 Hz.
    7. Porównaj moc theta w stosunku do poziomu wyjściowego przed bodźcem w eksperymentalnych i kontrolnych z listy oczekujących medytacji uważności w sesjach eksperymentalnych przed i po treningu w prawym kanale czołowym i lewym ciemieniowym, które wykazują efekty podczas pobierania źródła54,55,56,57. Wszystkie analizy powinny uwzględniać wielokrotne porównania.
      UWAGA: Dane EEG mogą być przetwarzane i analizowane za pomocą publicznie dostępnego oprogramowania przeznaczonego do przetwarzania sygnałów, takiego jak EEGLab58. Warsztaty szkoleniowe i samouczki EEGLab są dostępne za pośrednictwem Swartz Center for Computational Neuroscience (https://sccn.ucsd.edu/eeglab/index.php).

5. Trening medytacji uważności

  1. Zatrudnij instruktora medytacji mindfulness przeszkolonego w technice redukcji stresu opartego na uważności (MBSR)59.
    UWAGA: Instruktorów przeszkolonych w technice MBSR można znaleźć w Internecie (np. https://www.brown.edu/public-health/mindfulness/programs/mbsr-teacher-recognition).
  2. Niech 20 osób w eksperymentalnej grupie medytacji uważności spotka się jako grupa na jedną godzinę tygodniowo przez cztery tygodnie z instruktorem medytacji uważności.
    UWAGA: Standardowy kurs MBSR trwa osiem tygodni i obejmuje świadomość oddechu, medytację siedzącą, jogę i techniki relaksacyjne. Trening medytacji uważności powinien obejmować aspekty standardowego kursu MBSR, takie jak świadomość oddechu i medytacja siedząca (patrz Plik Uzupełniający 3). Te praktyki, które odnoszą się do skupiania uwagi i funkcji wykonawczych, najprawdopodobniej przyczyniają się do pamięci epizodycznej.
  3. Poproś uczestników, aby praktykowali medytację uważności przez co najmniej 20 minut każdego dnia, korzystając z nagrania medytacji świadomości oddechu z przewodnikiem dostarczonego przez instruktora medytacji uważności.
  4. Śledź codzienną praktykę medytacji uważności, pytając badanych, ile minut praktykowali medytację uważności, co robili podczas medytacji i jak przebiegała dla nich praktyka za pomocą codziennych ankiet wysyłanych pocztą elektroniczną (patrz Tabela materiałów).
    UWAGA: Badacze powinni rozważyć wykluczenie osób, które nie spędzają znacznej ilości czasu na praktykowaniu medytacji uważności.
  5. Zaplanuj potreningową sesję eksperymentalną tak szybko, jak to możliwe po zakończeniu treningu medytacji uważności.
    UWAGA: Badacze powinni rozważyć wykluczenie osób, które nie są w stanie ukończyć eksperymentalnej sesji potreningowej wkrótce po zakończeniu treningu medytacji uważności. Aby uzyskać więcej informacji, skontaktuj się z ekspertami w dziedzinie neuronauki poznawczej, którzy używają techniki EEG do randomizowanych, kontrolowanych eksperymentów.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Reprezentatywne wyniki są raportowane dla 40 osób nieumiejących medytacji, praworęcznych, biegle mówiących po angielsku (10 mężczyzn i 10 kobiet w wieku od 18 do 22 lat w grupie eksperymentalnej medytacji mindfulness oraz 7 mężczyzn i 13 kobiet w wieku od 18 do 22 lat w grupie kontrolnej z listy oczekujących). Dane behawioralne i EEG przeanalizowano za pomocą mieszanej analizy wariancji (ANOVA), porównując eksperymentalne grupy eksperymentalne medytacji uważności i grupy kontrolne z listy oczekujących (eksperymentalne, kontrolne) w czasie (przed treningiem, po treningu). Wszystkie testy post-hoc skorygowane o wielokrotne porównania.

Kwestionariusze uważności
Po pierwsze, analiza miała na celu sprawdzenie, czy trening medytacji uważności był skuteczny. Badani spędzali znaczną ilość czasu na praktykowaniu medytacji uważności, a ich uważność wzrosła zgodnie z pomiarem FFMQ. W szczególności zaobserwowano interakcję między grupą a czasem dla FFMQ Total (F(1,38) = 11,15, MSE = 67,67, p <. 01) oraz marginalna interakcja między grupą a czasem dla FFMQ Describe (F(1,38) = 3,35, MSE = 12,26, p = 0,08) i Nonjudge (F(1,38) = 3,87, MSE = 15,37, p = 0,06). Wyniki wzrosły od przedtreningowych do potreningowych dla FFMQ Total (F(1,19) = 15,60, MSE = 63,34, p < 0,01), Describe (F(1,19) = 6,36, MSE = 8,44, p = 0,02) i Nonjudge (F(1,19) = 10,12, MSE = 8,60, p < 0,01) dla grupy eksperymentalnej medytacji mindfulness, podczas gdy grupa kontrolna z listy oczekujących nie uległa zmianie (patrz Tabela 1).

EksperymentalnyKontrola
Trening wstępnyPo szkoleniuTrening wstępnyPo szkoleniu
łączny128,13 (2,38)138,07 (3,24)123,59 (4,19)121,25 (4,77)
obserwować26,98 (1,16)godz. 28.70 (godz. 1.00)23,83 (1,14)godz. 23,70 (1,26)
opisać29,5 (1,36)31,82 (0,99)27,10 (1,25)26,55 (1,26)
świadomośćgodz. 25.25 (1.06)26,95 (1,12)25,27 (0,94)godz. 24.05 (1.28)
Nie jest sędzią24,65 (1,26)godz. 27.60 (1.40)godz. 27.50 (1.42)godz. 27.00 (godz. 2.05)
Niereaktywny21,75 (0,99)godz. 23.00 (1.08)godz. 19.90 (1.09)19,95 (1,16)

Tabela 1: Dane z Kwestionariusza Uważności Pięciu Aspektów. FFMQ Łączne wyniki, a także wyniki obserwacji, opisu, świadomości, nieoceniania i niereaktywności dla eksperymentalnej medytacji uważności i grupy kontrolnej z listy oczekujących dla sesji eksperymentalnej przed treningiem w porównaniu z sesją eksperymentalną po treningu. Pokazane są środki z błędami standardowymi w nawiasach. Ta tabela została zmodyfikowana z Nyhus et al.60.

Pamięć epizodyczna
Po drugie, w analizie zbadano wpływ medytacji uważności na behawioralną wydajność zadania pamięci epizodycznej. Trening medytacji uważności doprowadził do wzrostu pamięci źródłowej mierzonej dyskryminacją źródła (źródło d'). Chociaż nie było interakcji między grupą a czasem (F(1,38) = 1,16, MSE = 0,12, p = 0,29), porównania parami wykazały, że dyskryminacja źródeł wzrosła od przedtreningowej do potreningowej w grupie eksperymentalnej medytacji uważności (F(1,19)=10,53, MSE=,12, p<,01), ale nie w grupie kontrolnej z listy oczekujących (patrz Tabela 2).

EksperymentalnyKontrola
warunekTrening wstępnyPo szkoleniuTrening wstępnyPo szkoleniu
uderzyćUmieść prawidłowe źródło0,66 (0,02)0,67 (0,03)0,71 (0,03)0,69 (0,02)
Przyjemność prawidłowe źródło0,61 (0,03)0,72 (0,03)0,64 (0,05).74 (0,03)
FaUmieść nieprawidłowe źródło0,34 (0,02).33 (0,03)0,29 (0,03.31 (0,02)
Przyjemność nieprawidłowe źródło.39 (0,03)0,28 (0,03).36 (0,05)0,26 (0,03)
Źródło d'0,70 (0,11)1,06 (0,12)1,04 (0,17)1,23 (0,14)
Źródło c-0,06 (0,05)0,07 (0,05)-.12 (.12).10 (0,07)

Tabela 2: Źródłowe dane behawioralne. Wskaźnik trafień, wskaźnik fałszywych alarmów, dyskryminacja źródła (źródło d') i stronniczość odpowiedzi (źródło c) dla eksperymentalnej medytacji uważności i grupy kontrolnej z listy oczekujących dla sesji eksperymentalnej przed treningiem w porównaniu z sesją eksperymentalną po treningu. Pokazane są środki ze standardowymi błędami w nawiasach.Ta tabela została zmodyfikowana z Nyhus et al.60.

Wyniki EEG
Po trzecie, analiza EEG zbadała wpływ medytacji uważności na neuronalny korrelat pamięci epizodycznej. W szczególności moc theta została zbadana w prawym kanale czołowym i lewym ciemieniowym od 1000 do 1500 ms, ponieważ efekty te stwierdzono w wielu zadaniach wyszukiwania źródeł54,55,56,57. Dla lewych kanałów ciemieniowych grupa oddziaływała z czasem (F(1,37) = 9,52, MSE = 0,92, p < 0,01). Moc theta wzrosła od fazy przed treningiem do fazy potreningowej dla grupy eksperymentalnej zajmującej się medytacją uważności (F(1,19) = 17,37, MSE = 0,23, p< 0,01), ale nie w grupie kontrolnej z listy oczekujących (patrz Rysunek 5).

figure-results-1
Ryc. 5: Wpływ medytacji uważności na moc theta. Moc theta dla eksperymentalnej medytacji uważności i grupa kontrolna z listy oczekujących dla sesji eksperymentalnej przed treningiem w porównaniu z sesją eksperymentalną po treningu. (A) Spektrogramy czasowo-częstotliwościowe w różnych czasach i częstotliwościach w prawym kanale czołowym. (B) Spektrogramy czasowo-częstotliwościowe w różnych czasach i częstotliwościach w lewym kanale ciemieniowym. (C) Moc Theta we wszystkich kanałach od 1000–1500 ms i różnice między przed treningiem a po treningu. (C) Czarnym* oznaczono analizowane kanały w prawej okolicy czołowej i lewej ciemieniowej. Skala kolorów: zmiana decybeli w stosunku do wartości wyjściowej sprzed bodźca i wartości p różnic przed treningiem do różnic po treningu. Ten rysunek został zmodyfikowany z Nyhus et al.60. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Na koniec, korelacja między zmianami w uważności a zmianami w funkcjonowaniu behawioralnym pamięci epizodycznej i EEG została zbadana w eksperymentalnej grupie medytacji uważności. Zaobserwowano dodatnią korelację między wzrostem wyników FFMQ Describe od przedtreningowego do potreningowego a wzrostem mocy EEG theta od przedtreningowego do potreningowego w prawych kanałach czołowych (r = 0,72, n = 20, p < 0,01, dwustronne, skorygowane Bonferrroni; patrz Rysunek 6).

figure-results-2
Rysunek 6: Korelacja między zmianami FFMQ a mocą theta. Korelacja między średnią różnicą w mocy theta między przed treningiem i po treningu dla trafień i prawidłowych odrzutów w prawych kanałach czołowych a różnicą w wynikach FFMQ Describe między przed treningiem a po treningu. Ten rysunek został zmodyfikowany z Nyhus et al.60. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Plik uzupełniający 1. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.

Plik uzupełniający 2. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.

Plik uzupełniający 3. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Obecny protokół dostarczył pierwszych dowodów na to, że medytacja uważności może zwiększyć pamięć źródłową i oscylacje theta. Łącząc trening medytacji uważności ze środkami behawioralnymi i neuronalnymi, jesteśmy w stanie lepiej zrozumieć wpływ medytacji uważności na pamięć epizodyczną i jej neuronalne korelaty.

Chociaż poprzednie badania oddzielnie analizowały behawioralne skutki medytacji uważności na pamięć epizodyczną 17,18,19,20 oraz neuronalne efekty medytacji uważności 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 , żadne badanie nie łączyło zachowania i EEG podczas pamięci epizodycznej. Ponadto wcześniejsze badania nad medytacją mindfulness często badali eksperci medytujący 1,17,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,32,33,35, 36,37,38,39,40,41,43,44, a zatem grozi błędem autoselekcji. Stosując projekt podłużny z losowo przydzielonymi grupami kontrolnymi medytacji uważności i listy oczekujących, byliśmy w stanie lepiej kontrolować różnice grupowe. Wreszcie, poprzednie badania nad medytacją uważności często wykorzystywały pełny 8-tygodniowy kurs MBSR, ale obecne badanie wykazało znaczące efekty już po 4-tygodniowym treningu medytacji uważności.

Na drodze do skutecznego wdrożenia tych metod podjęto kilka kluczowych kroków. Po pierwsze, losowe przypisanie do eksperymentalnej grupy medytacji uważności lub grupy kontrolnej z listy oczekujących miało kluczowe znaczenie dla zapewnienia, że grupy były mniej więcej równe. Po drugie, ważne było, aby skupić się na treningu medytacji uważności na aspektach kursu MBSR, które odnoszą się do skupiania uwagi i funkcji wykonawczych (np. świadomości oddechu), ponieważ najprawdopodobniej przyczyniają się one do powstawania pamięci epizodycznej. Po trzecie, ważne było, aby badani spędzali znaczną ilość czasu na praktykowaniu medytacji uważności i dokładnie raportowali czas, który spędzili na medytacji każdego dnia. Po czwarte, ważne było, aby zrównać czas między sesjami eksperymentalnymi przed treningiem i po treningu między grupami eksperymentalnymi medytacji uważności a grupą kontrolną z listy oczekujących, aby kontrolować czas i zaplanować potreningową sesję eksperymentalną tak szybko, jak to możliwe po treningu medytacji uważności, tak aby efekty treningu medytacji uważności nie rozproszyły się przed testami. Po piąte, jest prawdopodobne, że medytacja uważności wpływa na pamięć epizodyczną poprzez zwiększenie uwagi i funkcji wykonawczych. Dlatego ważne było, aby użyć zadania pamięci epizodycznej, które wymaga funkcji wykonawczych, takich jak pamięć źródłowa. Wreszcie, ważne jest, aby uzyskać wysokiej jakości dane EEG, które są wolne od artefaktów.

Chociaż metoda ta miała przewagę nad istniejącymi metodami, należy zwrócić uwagę na kilka ograniczeń. Wpływ medytacji uważności na pamięć źródłową był słaby. Mogło to wynikać z wykorzystania osób, które były zdrowymi młodymi dorosłymi z dobrą wydajnością pamięci lub ograniczoną ilością czasu, jaką badani spędzali na praktykowaniu medytacji uważności. 4-tygodniowy trening medytacji uważności był krótszy niż standardowy 8-tygodniowy kurs MBSR i średnio badani nie zgłaszali, że spędzają pełne 20 minut na praktykowaniu medytacji uważności każdego dnia. Ponadto nie było aktywnej grupy kontrolnej, więc nie jest jasne, jak medytacja mindfulness wypada w porównaniu z innymi metodami leczenia w zwiększaniu pamięci źródłowej lub oscylacji theta. Wreszcie, zastosowane tutaj metody analizy EEG nie oddzielają udziału okresowej mocy oscylacyjnej od aperiodycznej mocy nieoscylacyjnej 1/f, co może mieć wpływ na interpretację wyników. Dlatego przyszłe badania powinny rozważyć wykorzystanie osób ze słabszą zdolnością pamięciową, wdrożenie pełnego 8-tygodniowego kursu MBSR, zastosowanie aktywnego warunku kontrolnego i użycie nowo opracowanych metod analizy, które oddzielają aktywność oscylacyjną i nieoscylacyjną 1/f61.

Dlatego obecne metody z powodzeniem połączyły zachowanie i EEG w celu zbadania wpływu medytacji uważności na pamięć epizodyczną. Przyszłe badania powinny wykorzystać te metody do porównania medytacji uważności z innymi metodami leczenia, które, jak wykazano, poprawiają pamięć epizodyczną oraz zmieniają strukturę i funkcję mózgu. Ponadto przyszłe badania powinny połączyć pomiary behawioralne i neuronalne, aby zbadać wpływ medytacji uważności na inne aspekty poznania. Łącząc pomiary behawioralne i neuronalne oraz porównując medytację uważności z alternatywnymi metodami leczenia, będziemy w stanie lepiej określić najbardziej obiecujące metody leczenia poprawy funkcji poznawczych.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ta praca była wspierana przez administrację Bowdoin College i Bowdoin Life Sciences Research Fellowship, Peter J. Grua and Mary G. O'Connell Faculty/Student Research Award, oraz Kufe Family Student Research Fellowship. Dziękujemy Benjaminowi Tiptonowi za prowadzenie kursu medytacji uważności oraz Hannah Reese za pomoc w projektowaniu i analizie eksperymentów.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
BrainVision actiCHampBrain Products GmbH, Gilching, NiemcyBP-0902064-kanałowy system EEG
Rejestrator BrainVisionBrain Products GmbH, Gilching, NiemcyBP-00020Oprogramowanie do rejestracji EEG do akwizycji danych EEG
E-Prime 2.0 ProfessionalPsychology Software Tools, Inc., Sharpsburg, PAPST-100577Oprogramowanie przeznaczone do badań behawioralnych, które może współpracować z zapisem EEG
QualtricsQualtrics, Provo, narzędziem UTCore XMSurvey

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  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).

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Rejestracja EEGzadanie rozpoznawania r d aKwestionariusz uwa no ci pi ciu czynnik wanaliza mocy pasma thetakana y czo owo ciemieniowegrupa kontrolna na li cie oczekuj cychbehawioralne pomiary neuronalneredukcja stresu oparta na uwa no ci

Powiązane artykuły