マインドフルネス瞑想中の生理学的信号の変化

Change in physiological signals during mindfulness meditation
Ahani, Asieh and Wahbeh, Helane and Miller, Meghan and Nezamfar, Hooman and Erdogmus, Deniz and Oken, Barry
Neural Engineering (NER), pp.1378-1381, 2013

マインドフルネス瞑想(MM)は内的な精神的習慣であり,瞑想の効果により安静状態でも注意状態が維持される.MM 介入は,ストレスレベルが高い高齢者の集団に対して行われた.本研究では,瞑想中の脳波(EEG)と呼吸信号を信号処理し,瞑想状態の定量化を行った. 6 週間の瞑想介入の後,34 人の初心者の瞑想者についてEEG と呼吸のデータを収集し分析した.収集したデータを瞑想状態を判断する客観的マーカーとして評価するためにスペクトル分析およびサポートベクターマシン(SVM)分類で分析した.アルファ,ベータ,シータ周波数帯で瞑想とコントロール条件の違いを考察した.さらに,EEG 信号のみを使用した場合よりも,瞑想条件と制御条件を区別する際の精度が高いEEG および呼吸信号を使用した分類器を確立した. EEG と呼吸に基づく分類器は瞑想実践のための客観的なマーカーである.将来の研究では,この分類器を使用してさまざまなレベルの瞑想の深さと瞑想の経験を定量化する必要がある.客観的な生理学的瞑想マーカーの開発は方法の厳しさを強化することによって心身医学分野が進歩することを可能にする.

長期瞑想者において明らかにされた視覚およびDMN領域における課題誘発活動および安静時状態変動の変化

Alterations in task-induced activity and resting-state fluctuations in visual and DMN areas revealed in long-term meditators
Berkovich-Ohana, Aviva and Harel, Michal and Hahamy, Avital and Arieli, Amos and Malach, Rafael
Neuroimage, vol. 135, pp. 125-134, 2016

最近我々は,自発的に出現している(安静状態)変動に含まれる情報が個々にユニークな神経認知特性を反映しているかもしれないことを提案した.「自発的形質再活性化」(STR)仮説と呼ばれるこの推測の1つの予測は,安静状態活動パターンが個人の独特の性格,才能および生活様式の診断になり得るということである.長期瞑想者はこの仮説を検証するための独自の実験グループを提供することが可能である.fMRIを使用して,我々は安静時の長期マインドフルネス瞑想(MM)開業医の自発的変動の振幅を抑制し,素朴なコントロールと比較して視覚野で強化され,DMNが劇的に減少することを理解した.重要なことに,視覚認識記憶課題の間,MM群は,デフォルトモードネットワーク(DMN)領域におけるより弱い負の反応と同時に増強された視覚皮質反応性を示した.この効果はまた,MMの演技者が対照群よりも有意に早く行動したという行動成績にも反映されていた.このように,我々の結果は,安静と課題の両方の間に明らかにされた長期瞑想者のビジョンとデフォルトモードシステムにおける反対の変化を明らかにしいる.結果はSTR仮説を支持し,それを自発的変動の大きさの局所変動の領域に拡張した.

フルネス瞑想は受動的条件付けタスクにおける報酬予測誤差を調整する

Mindfulness meditation modulates reward prediction errors in a passive conditioning task マインド
Kirk, Ulrich, and P. Read Montague
Frontiers in psychology, vol.6, pp.1-8, 2015

強化学習モデルは,報酬予測中のドーパミンニューロンの位相活動が,報酬の予測可能性および報酬を予測する手がかりについての情報を暗号化することを実証した.マインドフルネスに基づくアプローチで実践されているような自己制御戦略は,刺激に対する否定的および肯定的な反応を減らすと言われており,そのような訓練は基本的な報酬処理に影響を与えるという仮説を示唆する.マインドフルネス瞑想の実践者,及び年齢を一致させた対照群において,受動的条件付けタスク及びfMRIを使用し,マインドフルネス瞑想が報酬および報酬予測誤差(PE)信号に影響を及ぼすという仮説を検証した.対照群と比較して瞑想実践者の被殻において,正および負のPE関連のBOLD反応における減少が見られた.瞑想実践者では,線条体における報酬PEに対するBOLD反応の減少は,主要内受容領域である後部島内での活動増加と平行していた.批判的に言えば,条件付け手順の初期試験中(実験1)の被殻における反応は,瞑想実践者と対照群の両方で上昇した.全体として,これらの結果はマインドフルネス瞑想実践者が,後部島で暗号化された内受容処理に関連している可能性のある刺激に対する報酬予測信号を減衰させることができるという証拠を提供する.

リアルタイム機能的核磁気共鳴画像法(rt-fMRI)ニューロフィードバック訓練とワーキングメモリ実践による背外側前頭前野の神経生理学の強化された制御

Enhanced control of dorsolateral prefrontal cortex neurophysiology with real-time functional magnetic resonance imaging (rt-fMRI) neurofeedback training and working memory practice
Sherwood, Matthew S and Kane, Jessica H and Weisend, Michael P and Parker, Jason G
Neuroimage, vol.124, pp.214-223, 2016.

リアルタイム機能的核磁気共鳴画像法(rt-fMRI)ニューロフィードバックは,血中酸素レベル依存性(BOLD)信号の局所的で意識的な調節を訓練するために使用することができる.治療技術として,rt-fMRIニューロフィードバックはさまざまな神経障害の症状を軽減する.今日まで,認知能力を高めるためのrt-fMRIニューロフィードバックを使用した自己調節トレーニングの使用を調査した研究はほとんどない.この研究は,左背外側前頭前野(DLPFC)の活動を意識的に制御するために健康な個人を訓練することによって,人間の認知を高めるためのツールとしてのrt-fMRIニューロフィードバックの有用性を調査している.実験群の18人の健康な参加者集団は,2週間にわたり5回の訓練セッションで左DLPFCからrt-fMRIニューロフィードバックを受け,一方対照群の7人の参加者は,MRIの外およびrt-fMRIニューロフィードバックなしで同様の訓練を受けた.ワーキングメモリ(WM)のパフォーマンスは,2つのコンピューターテストを使用し,5つのrt-fMRIニューロフィードバックセッションで区切られた2日のテスト日に評価された.2日のテスト日にわたるトレーニングセッションおよびWMパフォーマンスにより,BOLDシグナルを制御する機能を調査した.rt-fMRIニューロフィードバック群では,セッションをまたぎ左DLPFCのBOLDシグナルを自己調節する能力が有意に増加した.WMのパフォーマンスは,rt-fMRIニューロフィードバックグループで観察された最大の増加とともに,グループ間で試験1日目と2日目との間で異なる改善を示した.これらの結果は,個人が左のDLPFCを意識的に制御する能力を素早く得ることができるという証拠を提供し,そしてこれは訓練を超えてWM性能の改善をもたらす.

音の視覚的完成プロセス強化

Sounds Enhance Visual Completion Processes
R.I. Tivadar, C. Retsa, N. Turoman, P.J. Matusz and M.M. Murray
NeuroImage, vol. 179, pp. 480-488, 2018.

日常的なビジョンには,刺激の検出,図と背景の分離,およびオブジェクトの位置特定と認識が含まれる.このようなプロセスは,多くの場合,情報が少ない状況や多い状況を克服する必要がある.境界線は,オクルージョンやコントラストグラデーションが欠如しているにもかかわらず認識される.これらの主観的輪郭(illusory contour: IC)は,いわゆる中レベルビジョンの一例であり,事象関連電位(event-related potential: ERP)は刺激開始後約100~150msで相関し,後頭頂皮質内で発生する.これをIC効果という.現在,ICの知覚を支える視覚的完成過程は視覚的と考えられている.他の感覚モダリティからの影響は現在不明である.多感覚プロセスが,低レベルの視覚(例えば,検出)および高レベルの物体認識の両方に影響を及ぼし得ることは現在十分に確立されている.それとは対照的に,中レベルのビジョンが多感覚的な利益を示すのかどうか,そしてもしそうなら,どのようなメカニズムを通してなのかは不明である.音はIC効果に影響を与えるだろうという仮説を立てた.我々は,タスクに関係のない音の存在下または非存在下のいずれかでICまたは無輪郭(no-contour: NC)対応物を見た17人の健康な,目が見える被験者から128チャンネルのERPを記録した. IC効果は音によって増強され,刺激後70~170msの期間にわたって活性な脳領域の明確な構成の動員をもたらした.外側後頭皮質(lateral occipital cortex: LOC),下頭頂葉(inferior parietal lobe: IPL),ならびに一次視覚野(primary visual cortex: V1)内のIC関連の線源レベルの活動は,音によって増強された.さらに,これらの領域の活動は,音が存在するときには相関していたが,存在しないときには相関していなかった.刺激の非モード変形を用いた対照実験からの結果は,音が形状形成それ自体よりもむしろICの知覚される明るさに影響を与えることを示唆した.我々は,多感覚プロセスが中レベルの視覚と日常的な視覚的完成プロセスを増強すること,そしてそのメカニズムの一つが明るさの向上であることを初めて実証した.これらの結果は,弱視患者のための治療や視覚補助の設計にとって重要な意味を持つ.