Artykuł metodologiczny

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

9.8K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/61247

⸱

11 maja 2020

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

W tym artykule

Podsumowanie

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

Streszczenie

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

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

Wszystkie procedury zostały zatwierdzone przez Komisję Bioetyczną (Institutional Review Board) Bowdoin College, zgodnie z federalnymi wytycznymi dotyczącymi ochrony uczestników badań z ludzi.

1. Rekrutacja uczestników i przygotowanie do eksperymentu

  1. Zrekrutuj 40 ochotników w wieku 18–29 lat, którzy nie praktykowali wcześniej medytacji, są praworęczni, biegle mówią po angielsku, mają wzrok prawidłowy lub skorygowany do normy i nie cierpią na żadne schorzenia neurologiczne.
    UWAGA: Badanie młodszych dzieci i starszych dorosłych wymagałoby osobnego badania uwzględniającego specyfikę wieku. Rozwój płatów czołowych i ciemieniowych jest istotny dla wykonania zadania dotyczącego pamięci epizodycznej, a zapis EEG wykazuje zmienność w zależności od wieku. Badanie młodszych dzieci i starszych dorosłych wymaga specyficznych dla wieku zadań poznawczych oraz wyspecjalizowanych protokołów rejestracji i analizy danych EEG, które nie są uwzględnione w niniejszym protokole. Rekrutuj wyłącznie osoby praworęczne, aby zmniejszyć zmienność aktywności EEG.
  2. Losowo przydziel 40 ochotników do grupy eksperymentalnej medytacji uważności lub grupy kontrolnej na liście oczekujących, tak aby w każdej grupie znalazło się łącznie 20 osób.
  3. Zaplanuj sesje eksperymentalne oraz trening medytacji uważności w taki sposób, aby odstęp czasu między sesjami przed treningiem a sesjami po treningu był taki sam dla grupy eksperymentalnej medytacji uważności i grupy kontrolnej na liście oczekujących (zob. Rysunek 1 w celu uzyskania wizualnego przedstawienia sesji).

figure-protocol-1
Rycina 1: Schematyczna prezentacja przebiegu sesji. Badani wypełnili Kwestionariusz Pięciu Aspektów Uważności (FFMQ)46 i wykonali zadanie z pamięci epizodycznej podczas rejestracji EEG w trakcie eksperymentalnych sesji przed i po treningu. Badani zostali losowo przydzieleni do grupy trenującej medytację uważności przez cztery tygodnie lub do grupy oczekującej na trening medytacji uważności. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

  1. Poinformuj badanych o procedurach związanych z testami behawioralnymi, rejestracją EEG oraz treningiem uważności (mindfulness). Upewnij się, że uczestnicy powstrzymają się od praktykowania medytacji poza sesjami prowadzonymi na potrzeby badania.

2. Kwestionariusz uważności

  1. W każdej sesji eksperymentalnej poproś badanych o wypełnienie Kwestionariusza Pięciu Aspektów Uważności (FFMQ)46 (patrz: Plik uzupełniający 1).
  2. Przeanalizuj dane dotyczące uważności.
    1. Zmierz poziom uważności każdego badanego, obliczając wyniki dla sumy całkowitej FFMQ oraz dla skal: Obserwowania, Opisywania, Świadomości, Nieoceniania i Niereaktywności, poprzez zsumowanie wyników dla każdej podskali (należy pamiętać, że dla niektórych pozycji punktacja musi zostać odwrócona (tj. zamiana 1 na 5, 2 na 4, 4 na 2 i 5 na 1) zgodnie z instrukcjami w FFMQ46 (patrz: instrukcje punktowania w Pliku uzupełniającym 1).
    2. Porównaj wyniki sumy całkowitej FFMQ oraz wyniki skal Obserwowania, Opisywania, Świadomości, Nieoceniania i Niereaktywności u badanych z grupy eksperymentalnej medytacji uważności i grupy kontrolnej na liście oczekujących w sesjach przed treningiem i po treningu.

3. Zadanie z pamięcią epizodyczną

  1. Przygotować listę 800 przymiotników, które są wyrównane pod względem częstotliwości występowania słów zgodnie z normami słownikowymi Kucery i Francisa47 (patrz Supplementary File 2).
  2. Przed każdą sesją eksperymentalną poprosić badanych o przećwiczenie fazy kodowania poprzez zaprezentowanie 10 słów i wykonanie zadania kodowania zgodnie z opisem poniżej.
  3. W każdej sesji eksperymentalnej badani wykonują fazę kodowania.
    1. Badani analizują listę 200 przymiotników i tworzą albo obraz mentalny sceny przestrzennej opisanej przez dany przymiotnik (zadanie lokalizacji), albo zastanawiają się nad znaczeniem słowa i oceniają jego przyjemność (zadanie przyjemności).
    2. Po prezentacji każdego słowa poprosić badanych o ocenę, jak dobrze wykonali zadanie kodowania (wizualny schemat procedury kodowania przedstawiono na Figure 2).
  4. Przed każdą sesją eksperymentalną poprosić badanych o przećwiczenie fazy odzyskiwania źródła poprzez zaprezentowanie 10 słów pokazanych podczas ćwiczenia kodowania oraz pięciu nowych słów, a następnie wykonanie zadania odzyskiwania źródła zgodnie z opisem poniżej.
  5. W każdej sesji eksperymentalnej badani wykonują fazę odzyskiwania źródła przy jednoczesnym zapisie EEG.
    1. Zaprezentować 200 słów pokazanych podczas kodowania, wymieszanych losowo z 200 nowymi słowami. Przesłać znaczniki czasu odpowiadające każdemu warunkowi behawioralnemu do zapisu EEG. Słowa powinny być prezentowane w 20 blokach, aby umożliwić badanym przerwy na odpoczynek dla oczu.
    2. Podczas prezentacji każdego słowa poprosić badanych o wskazanie, czy słowo było nowe, czy zostało rozpoznane jako analizowane w fazie kodowania. W przypadku słów rozpoznanych poprosić badanych o wskazanie źródła: czy słowo było analizowane w zadaniu lokalizacji, czy w zadaniu przyjemności (wizualny schemat procedury odzyskiwania źródła przedstawiono na Figure 2).
      UWAGA: Zadanie pamięci epizodycznej można zaprojektować przy użyciu dowolnego oprogramowania przeznaczonego do badań behawioralnych, takiego jak EPrime, które może przesyłać znaczniki czasu do zapisu EEG za pomocą zdarzeń zadań (Task Events; patrz Table of Materials). Samouczki i przykładowe eksperymenty są dostępne online (np. https://pstnet.com, https://step.talkbank.org48).

figure-protocol-2
Rycina 2: Schematyczna prezentacja paradygmatu eksperymentalnego. Podczas zadania dotyczącego pamięci epizodycznej badani analizowali przymiotniki i albo wyobrażali sobie scenę (zadanie miejsca), albo oceniali stopień jej przyjemności (zadanie przyjemności). W fazie przypominania źródła badani decydowali, które zadanie zostało wykonane przy każdym słowie („Stare zadanie miejsca” lub „Stare zadanie przyjemności”) lub czy słowo jest „Nowe”. Rycina ta została zmodyfikowana na podstawie pracy Nyhus et al.60. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

  1. Oznacz każdą próbę na podstawie warunku behawioralnego i reakcji badanego (patrz Rysunek 3 i Rysunek 4), a następnie przeanalizuj dane behawioralne dotyczące pamięci epizodycznej.
    1. Oceń zdolność badanych do zapamiętywania informacji o źródle poprzez obliczenie dyskryminacji elementów (item d’, patrz Rysunek 3):
      Z​(wskaźnik trafień) – Z(wskaźnik fałszywych alarmów)
    2. Oceń zdolność badanych do zapamiętywania informacji o źródle poprzez obliczenie dyskryminacji źródła (source d’, patrz Rysunek 4).
      Z(wskaźnik poprawnego źródła) – Z(wskaźnik błędnego źródła)
    3. Porównaj dyskryminację elementów i źródeł u badanych (item and source d’) w grupie eksperymentalnej medytacji uważności oraz w grupie kontrolnej na liście oczekujących w sesjach eksperymentalnych przed i po treningu.

figure-protocol-3
Rycina 3: Kategorie danych uwzględnione w pomiarze pamięci słownej. Próby zostały oznaczone na podstawie warunku behawioralnego oraz odpowiedzi badanego i wykorzystane do obliczenia dyskryminacji elementów (item d’). Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.

figure-protocol-4
Rysunek 4: Kategorie danych uwzględnione w pomiarze pamięci źródłowej. Próby zostały oznaczone na podstawie warunku behawioralnego oraz odpowiedzi badanego i wykorzystane do obliczenia dyskryminacji źródła (źródłowy d’). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

4. Rejestracja i analiza EEG

  1. Przygotuj czepek EEG (patrz Tabela materiałów).
    UWAGA: Samouczek zakładania czepka EEG oraz inne przydatne informacje są dostępne w zasobach internetowych (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 badanego chusteczką nasączoną alkoholem.
    3. Nałóż czepek EEG na głowę badanego, rozdzielając włosy, a następnie wprowadź żel przewodzący za pomocą strzykawki z połączeniem Luer-lock i stępioną igłą.
    4. W oprogramowaniu do rejestracji EEG kliknij opcję impedancji i upewnij się, że znajdują się one poniżej poziomu oporności zalecanego dla konkretnego systemu EEG wybranego przez badaczy.
    5. Poproś badanego o pozostanie w bezruchu w trakcie eksperymentu. Pokaż badanemu sygnał EEG w stanie spoczynku oraz podczas mrugania lub ruchów żuchwy i twarzy.
  2. Zarejestruj EEG.
    1. Skonfiguruj wzmacniacz EEG w oprogramowaniu do rejestracji EEG, klikając edycję obszaru roboczego i ustawiając akwizycję sygnału z filtrem pasmowo-przepustowym 0,1‒100 Hz i częstotliwością próbkowania 500 Hz dla wszystkich badanych.
    2. Rozpocznij rejestrację EEG.
    3. Rozpocznij fazę przywoływania źródła i upewnij się, że znaczniki czasu z zadania przywoływania źródła pojawiają się w zapisie EEG.
  3. Po zakończeniu przez badanego zadania przywoływania źródła, oczyść czepek EEG i elektrody wodą dejonizowaną oraz środkiem dezynfekującym.
  4. Przetwórz i przeanalizuj dane EEG.
    1. Zastosuj filtr górnoprzepustowy dla danych przy 1 Hz oraz filtr dolnoprzepustowy przy 100 Hz.
    2. Zidentyfikuj i interpoluj uszkodzone kanały z wykorzystaniem kanałów sąsiednich50.
    3. Zastosuj ponowne odniesienie danych do referencji średniej51.
    4. Posegmentuj dane względem początku każdego znacznika czasu z zadania przywoływania źródła i odejmij okres bazowy sprzed bodźca.
    5. Zidentyfikuj i usuń artefakty w danych EEG, takie jak artefakty mrugania i ruchów gałek ocznych. Wykryj i odrzuć próby z dużymi artefaktami (fluktuacje napięcia powyżej 1 000 μV lub dane przekraczające normę o 5 odchyleń standardowych). Zrekonstruuj EEG po przeprowadzeniu analizy niezależnych komponentów (ICA)52 oraz zidentyfikowaniu i usunięciu komponentów szumu53.
    6. Przekształć dane EEG w dziedzinę czasowo-częstotliwościową dla 100 częstotliwości rozmieszczonych logarytmicznie od 3 Hz do 125 Hz, stosując transformację falkową Morleta, w której liczba cykli falki wzrasta od 3 cykli przy 3 Hz do 25 cykli przy 125 Hz.
    7. Porównaj moc fal theta w stosunku do linii bazowej sprzed bodźca w eksperymentalnej grupie medytacji uważności i kontrolnej grupie listy oczekujących podczas sesji przed i po treningu w prawych kanałach czołowych i lewych ciemieniowych, które wykazują efekty podczas przywoływania źródła54,55,56,57. Wszystkie analizy powinny uwzględniać korektę dla wielokrotnych porównań.
      UWAGA: Dane EEG można przetwarzać i analizować przy użyciu ogólnodostępnego 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 uważności przeszkolonego w technice redukcji stresu opartej na uważności (Mindfulness Based Stress Reduction – 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. Zorganizuj cotygodniowe, jednogodzinne spotkania grupowe dla 20 osób z grupy eksperymentalnej medytacji uważności z instruktorem medytacji uważności przez okres czterech tygodni.
    UWAGA: Standardowy kurs MBSR trwa osiem tygodni i obejmuje świadomość oddechu, medytację siedzącą, jogę oraz techniki relaksacyjne. Szkolenie z medytacji uważności powinno obejmować elementy standardowego kursu MBSR, takie jak świadomość oddechu i medytacja siedząca (patrz Supplementary File 3). Praktyki te, odnoszące się do koncentracji uwagi i funkcji wykonawczych, z największym prawdopodobieństwem przyczyniają się do poprawy pamięci epizodycznej.
  3. Poleć badanym praktykowanie medytacji uważności przez co najmniej 20 min każdego dnia, korzystając z nagrania prowadzonej medytacji świadomości oddechu dostarczonego przez instruktora medytacji uważności.
  4. Monitoruj codzienną praktykę medytacji uważności, pytając badanych w codziennych ankietach przesyłanych pocztą elektroniczną o liczbę minut praktyki, o to, co robili podczas medytacji oraz jak przebiegała dla nich ta praktyka (patrz Table of Materials).
    UWAGA: Badacze powinni rozważyć wykluczenie osób, które nie poświęcają znacznej ilości czasu na praktykę medytacji uważności.
  5. Zaplanuj eksperymentalną sesję potrainigową tak szybko, jak to możliwe po zakończeniu szkolenia z medytacji uważności.
    UWAGA: Badacze powinni rozważyć wykluczenie osób, które nie są w stanie ukończyć eksperymentalnej sesji potrainigowej wkrótce po zakończeniu szkolenia z medytacji uważności. W celu uzyskania dalszych informacji prosimy o kontakt z ekspertami w dziedzinie neuronauki poznawczej, którzy wykorzystują technikę EEG w randomizowanych badaniach kontrolowanych.

Wyniki

Przykładowe wyniki przedstawiono dla 40 osób nie mających doświadczenia w medytacji, praworęcznych, biegłych w języku angielskim (10 mężczyzn i 10 kobiet w wieku od 18 do 22 lat w grupie eksperymentalnej medytacji uważności oraz 7 mężczyzn i 13 kobiet w tym samym przedziale wiekowym w grupie kontrolnej na liście oczekiwania). Dane behawioralne i EEG analizowano za pomocą mieszanej analizy wariancji (ANOVA), porównując grupę eksperymentalną medytacji uważności i grupę kontrolną na liście oczekiwania (eksperymentalna, kontrolna) w czasie (przed szkoleniem, po szkoleniu). Wszystkie testy post-hoc skorygowano pod kątem wielokrotnych porównań.

Kwestionariusze świadomości
Po pierwsze, analiza oceniła, czy szkolenie w medytacji mindfulness było skuteczne. Uczestnicy poświęcili znaczną ilość czasu na praktykowanie medytacji mindfulness, a ich poziom świadomości wzrósł, co zmierzono za pomocą kwestionariusza FFMQ. Dokładniej, stwierdzono interakcję między grupą a czasem dla wyniku całkowitego FFMQ (F(1,38) = 11,15, MSE = 67,67, p < 0,01) oraz marginalną interakcję między grupą a czasem dla skal FFMQ Opis (F(1,38) = 3,35, MSE = 12,26, p = 0,08) i Nie-sądzę (F(1,38) = 3,87, MSE = 15,37, p = 0,06). Wyniki wzrosły od pomiaru przed szkoleniem do pomiaru po szkoleniu dla skali całkowitej FFMQ (F(1,19) = 15,60, MSE = 63,34, p < 0,01), Opis (F(1,19) = 6,36, MSE = 8,44, p = 0,02) oraz Nie-sądzę (F(1,19) = 10,12, MSE = 8,60, p < 0,01) w grupie eksperymentalnej medytacji mindfulness, natomiast grupa kontrolna na liście oczekiwania nie wykazała zmian (zobacz Tabela 1).

EksperymentalnyKontrolny
Przed szkoleniemPo szkoleniuPrzed szkoleniemPo szkoleniu
Łącznie128.13 (2.38)138.07 (3.24)123.59 (4.19)121.25 (4.77)
Obserwacja26.98 (1.16)28.70 (1.00)23.83 (1.14)23.70 (1.26)
Opis29.5 (1.36)31.82 (.99)27.10 (1.25)26.55 (1.26)
Świadomość25.25 (1.06)26.95 (1.12)25.27 (.94)24.05 (1.28)
Nieosądzanie24.65 (1.26)27.60 (1.40)27.50 (1.42)27.00 (2.05)
Niereaktywność21.75 (.99)23.00 (1.08)19.90 (1.09)19.95 (1.16)

Tabela 1: Dane z Kwestionariusza Mindfulness o Pięciu Aspektach. Wyniki ogólne FFMQ oraz wyniki poszczególnych skal: Obserwacja, Opisywanie, Świadomość, Niesądzenie i Niereaktywność w grupie eksperymentalnej medytacji mindfulness oraz w grupie kontrolnej na listcie oczekiwania, porównując sesję przed szkoleniem z sesją po szkoleniu. Pokazano średnie z błędami standardowymi w nawiasach. Tabela została zmodyfikowana na podstawie pracy Nyhus et al.60.

Pamięć epizodyczna
Po drugie, analiza zbadała wpływ medytacji uważnościowej na wyniki behawioralne zadania pamięci epizodycznej. Trening medytacji uważnościowej skutkował wzrostem pamięci źródłowej, mierzonej za pomocą rozróżniania źródeł (rozróżnianie źródła d’). Choć nie stwierdzono interakcji między grupą a czasem (F(1,38) = 1,16, MSE = 0,12, p = 0,29), porównania parami wykazały, że zdolność rozróżniania źródeł wzrosła od pomiaru przed treningiem do pomiaru po treningu w grupie eksperymentalnej uprawiającej medytację uważnościową (F(1,19)=10,53, MSE=0,12, p<0,01), natomiast nie w grupie kontrolnej na liście oczekiwania (zobacz Tabela 2).

EksperymentalnyKontrolny
WarunekPrzed szkoleniemPo szkoleniuPrzed szkoleniemPo szkoleniu
Poprawna odpowiedźPoprawne źródło miejsca.66 (.02).67 (.03).71 (.03).69 (.02)
Poprawne źródło przyjemności.61 (.03).72 (.03).64 (.05).74 (.03)
Błąd fałszywie pozytywny (FA)Niepoprawne źródło miejsca.34 (.02).33 (.03).29 (.03.31 (.02)
Niepoprawne źródło przyjemności.39 (.03).28 (.03).36 (.05).26 (.03)
Źródło d'.70 (.11)1.06 (.12)1.04 (.17)1.23 (.14)
Źródło c-.06 (.05).07 (.05)-.12 (.12).10 (.07)

Tabela 2: Dane behawioralne dotyczące źródła. Częstość trafień, częstość fałszywych alarmów, rozróżnianie źródła (rozróżnianie źródła d’) i błąd odpowiedzi (odpowiedź c) w grupie eksperymentalnej medytacji mindfulness oraz w grupie kontrolnej bez interwencji, porównując sesję przed szkoleniem z sesją po szkoleniu. Pokazano średnie z błędami standardowymi w nawiasach. Ta tabela została zmodyfikowana na podstawie Nyhus et al.60.

Wyniki EEG
Po trzecie, analiza EEG badała wpływ medytacji mindfulness na korelatę nerwową pamięci epizodycznej. Dokładnie badano moc theta w kanałach prawej części czołowej i lewej części ciemieniowej od 1000 do 1500 ms, ponieważ efekty te zostały zaobserwowane w wielu zadaniach odzyskiwania informacji źródłowych54,55,56,57. Dla kanałów lewej części ciemieniowej grupa oddziaływała z czasem (F(1,37) = 9,52, MSE = ,92, p < ,01). Moc theta wzrosła od pomiaru przed szkoleniem do pomiaru po szkoleniu w grupie eksperymentalnej uprawiającej medytację mindfulness (F(1,19) = 17,37, MSE = ,23, p< ,01), ale nie w grupie kontrolnej oczekującej na włączenie do programu (patrz Rycina 5).

figure-results-1
Rycina 5: Wpływ medytacji mindfulness na moc fal theta. Moc fali theta w grupie eksperymentalnej medytacji mindfulness oraz w grupie kontrolnej oczekującej przed szkoleniem w porównaniu do sesji po szkoleniu.ASpektrogramy czas-częstotliwość w kanale przednio-prawym.B) Spektrogramy czas-częstość w kanale lewego płata potylicznego.CMoc fali theta we wszystkich kanałach od 1000–1500 ms oraz różnice między pomiarami przed szkoleniem i po szkoleniu. (CCzarna gwiazdka * oznacza analizowane kanały w prawym obszarze czołowym i lewym obszarze ciemieniowym. Skala kolorów: zmiana w decybelach względem poziomu wyjściowego przed bodźcem. p-wartość różnic przed szkoleniem i po szkoleniu. Rycina została zmodyfikowana z pracy Nyhusa i wsp.60. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Wreszcie w grupie eksperymentalnej uprawiającej medytację mindfulness przeanalizowano korelację pomiędzy zmianami poziomu mindfulness a zmianami w wynikach behawioralnych dotyczących pamięci epizodycznej oraz w sygnale EEG. Stwierdzono pozytywną korelację pomiędzy wzrostem wyników w skali Describe kwestionariusza FFMQ (od pomiaru wstępnego do pomiaru końcowego) a przyrostem mocy pasma theta w sygnale EEG (od pomiaru wstępnego do pomiaru końcowego) w kanałach przednio-czołowych po prawej stronier = .72, n = 20, p < .01, dwustronny, skorygowany metodą Bonferroniego; zobacz Rycina 6).

figure-results-2
Rycina 6: Korelacja między zmianami w wynikach FFMQ a mocą fal theta. Korelacja między średnią różnicą mocy theta przed i po szkoleniu dla trafień i poprawnych odrzuceń w kanałach przednich prawej półkuli mózgu a różnicą wyników FFMQ w skali Describe przed i po szkoleniu. Rycina została zmodyfikowana na podstawie pracy Nyhus et al.60. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

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

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

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

Dyskusja

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

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

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

  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

Tagi

Rejestracja EEGzadanie rozpoznawania źródłaKwestionariusz uważności pięciu czynnikówanaliza mocy pasma thetakanały czołowo-ciemieniowegrupa kontrolna na liście oczekującychbehawioralne pomiary neuronalneredukcja stresu oparta na uważności
Połączenie zachowania i EEG w celu zbadania wpływu medytacji uważności na pamięć epizodyczną
Skontaktuj się z nami
Poleć bibliotece

Prywatność

Warunki korzystania z usługi

Zasady

Prawa autorskie © 2026 MyJoVE Corporation. Wszelkie prawa zastrzeżone.