安静時のマインドフルネスストレス低減法に関連する後部帯状回での脳の接続性における変化

Mindfulness-Based Stress Reduction-related changes in posterior cingulate resting brain connectivity
Kral, Tammi RA and Imhoff-Smith, Ted and Dean III, Douglas C and Grupe, Dan and Adluru, Nagesh and Patsenko, Elena and Mumford, Jeanette A and Goldman, Robin and Rosenkranz, Melissa A and Davidson, Richard J
Social cognitive and affective neuroscience, vol.14, pp.777-787, 2019

マインドフルネス瞑想訓練は,前頭頭頂部の実行制御ネットワーク(背外側前頭前野(DLPFC))とデフォルトモードネットワーク(後部帯状皮質(PCC))のノード間の安静状態での機能的接続性を高めることが示されている.これらの効果がマインドフルネスストレス低減法コースに一般化されるかどうかを調査し,接続性の変化の構造的及び行動的に関連する結果を検証した.健康で瞑想を受けていない成人は,MBSR(N=48),アクティブ(N=47),またはウェイトリスト(N=45)のいずれかのコントロール群に無作為に割り付けられた.参加者は行動試験,安静時fMRIスキャン,拡散テンソルスキャンをランダム化前(T1),介入後(T2),及び5.5か月後(T3)に完了した.コントロール群と比較して,MBSRのT2-T1においてPCC-DLPFCの安静時接続が増加していることがわかった.これらの効果は長期のフォローアップ(T3-T1)を通じて持続しなかったが,MBSR参加者は訓練日数(T1からT3)とPCC-DLPFC安静時の接続性の間に有意な関係を示した.MBSR参加者のPCC-DLPFC安静時接続の増加は,これらの領域を接続する白質の微細構造的接続の増加と,自己申告による注意の増加に関連した.これらのデータは,MBSRがPCC-DLPFC安静時の接続性を向上させることを示している.これは訓練時間,注意,構造的接続性の増加に関連している.

健常ボランティアにおける短期間マインドフルネス瞑想後の領域均一性と機能的結合性の変化

Alterations of Regional Homogeneity and Functional Connectivity Following Short-Term Mindfulness Meditation in Healthy Volunteers
Xiao, Qin and Zhao, Xingrong and Bi, Guoli and Wu, Lisha and Zhang, Hongjiang and Liu, Ruixiang and Zhong, Jingmei and Wu, Shaoyuan and Zeng, Yong and Cui, Liqian and others Frontiers in Human Neuroscience, vol.13, pp.1-12, 2019

マインドフルネスは,今この瞬間においての経験に対して判断せずに認識することと説明される.持続的なマインドフルネスの実践は,個人のwell-beingにも有益な影響を与える可能性がある.例えば,マインドフルネス瞑想は感情制御を改善するための効果的なアプローチの一つである.具体的には,マインドフルネス瞑想訓練の初期段階では,注意制御や実行機能に関する感情観察システムが強化される.デフォルトモードネットワーク(DMN)における活動の減少は,おそらくマインドワンダリングの減衰に対応している.本研究では,前頭葉頭頂皮質とDMNの機能的活動の変化は短期間マインドフルネス瞑想によって誘発される可能性があることを仮説とした.この研究では,8週間のマインドフルネスストレス低減法(MBSR)の前後で,健常被験者はマインドフルネスアンケートと感情測定,及び安静時の機能的磁気共鳴画像法を使用して評価された.右利きの,瞑想経験のない16人が登録された.別の16人の人口統計学的に一致した,瞑想経験のない健常な成人がコントロールとして採用された.MBSRの前後で評価が比較された.右上頭頂小葉,及び左中心後回(PoCG)の領域均一性の増加,及びPoCG関連ネットワークの機能的接続性の変化がMBSR後に観察された.マインドフルネスアンケートのスコアも改善され,MBSR後のマイナスの影響は大幅に減少した.後頭部の関与の減少とともに,我々の結果は,マインドフルネス初心者の頭頂皮質のより強い関与の傾向を示唆している.この研究は,短期間マインドフルネス瞑想による感情処理の最適化に関する新しい根拠を提供する.

健常ボランティアにおける短期間マインドフルネス瞑想後の領域均一性と機能的結合性の変化

Alterations of Regional Homogeneity and Functional Connectivity Following Short-Term Mindfulness Meditation in Healthy Volunteers

Xiao, Qin and Zhao, Xingrong and Bi, Guoli and Wu, Lisha and Zhang, Hongjiang and Liu, Ruixiang and Zhong, Jingmei and Wu, Shaoyuan and Zeng, Yong and Cui, Liqian and others Frontiers in Human Neuroscience, vol.13, pp.1-12, 2019

マインドフルネスは,今この瞬間においての経験に対して判断せずに認識することと説明される.持続的なマインドフルネスの実践は,個人のwell-beingにも有益な影響を与える可能性がある.例えば,マインドフルネス瞑想は感情制御を改善するための効果的なアプローチの一つである.具体的には,マインドフルネス瞑想訓練の初期段階では,注意制御や実行機能に関する感情観察システムが強化される.デフォルトモードネットワーク(DMN)における活動の減少は,おそらくマインドワンダリングの減衰に対応している.本研究では,前頭葉頭頂皮質とDMNの機能的活動の変化は短期間マインドフルネス瞑想によって誘発される可能性があることを仮説とした.この研究では,8週間のマインドフルネスストレス低減法(MBSR)の前後で,健常被験者はマインドフルネスアンケートと感情測定,及び安静時の機能的磁気共鳴画像法を使用して評価された.右利きの,瞑想経験のない16人が登録された.別の16人の人口統計学的に一致した,瞑想経験のない健常な成人がコントロールとして採用された.MBSRの前後で評価が比較された.右上頭頂小葉,及び左中心後回(PoCG)の領域均一性の増加,及びPoCG関連ネットワークの機能的接続性の変化がMBSR後に観察された.マインドフルネスアンケートのスコアも改善され,MBSR後のマイナスの影響は大幅に減少した.後頭部の関与の減少とともに,我々の結果は,マインドフルネス初心者の頭頂皮質のより強い関与の傾向を示唆している.この研究は,短期間マインドフルネス瞑想による感情処理の最適化に関する新しい根拠を提供する.

シロシビン支援マインドフルネストレーニングは持続的な効果で自己意識と脳内デフォルトモードネットワーク結合性を調節する

Psilocybin-assisted mindfulness training modulates self-consciousness and brain default mode network connectivity with lasting effects
Smigielski, Lukasz and Scheidegger, Milan and Kometer, Michael and Vollenweider, Franz X NeuroImage, vol. 196, pp. 207-215, 2019

サイケデリックと瞑想はどちらも,意識,知覚,および認知に大きな変調効果を及ぼが,神経生物学への相乗効果は不明である.したがって,5日間のマインドフルネスリトリート中にサイケデリックシロシビン(315μg/ kg p.o.)を単回投与した後,38人の参加者を対象に無作為化二重盲検プラセボ対照試験を実施した.安静時と2つの瞑想形態中を機能的磁気共鳴画像法によって,介入前後の脳の動態を直接定量化した.機能的連結性の分析により,デフォルトモードネットワーク(DMN)の自己参照的処理領域における,シロシビン関連および精神状態依存性の変化が同定された.特に,内側前頭前野と後部帯状皮質の分離は自己感覚を媒介すると考えられており,これはシロシビン支援マインドフルネスセッション中の自覚的自我解消効果と関連していた.自我解消と脳の結合性の程度は,4ヵ月後の参加者の心理社会的機能における正の変化を予測した.瞑想と組み合わされたシロシビンは,前後のDMN接続に沿って作用することによって瞑想のプロセスを補助しながら,自己参照ネットワークにおける神経力学的調節を促進した.この研究は,変化した自己経験とそれに続く行動の変化との関連性を明らかにしている.介入がいかにして変革的経験を促進するかを理解することは,新しい治療的展望となる可能性がある.個別の精神状態の生物学への洞察は,人間の自己意識の非通常の形態とそれらの付随する脳基質の我々の理解を促進する.

三重ネットワーク媒介分析はリアルタイムfMRIニューロフィードバックからマインドフルネスの機能的特徴を明らかにした

Mediation analysis of triple networks revealed functional feature of mindfulness from real-time fMRI neurofeedback
Kim, Hyun-Chul and Tegethoff, Marion and Meinlschmidt, Gunther and Stalujanis, Esther and Belardi, Angelo and Jo, Sungman and Lee, Juhyeon and Kim, Dong-Youl and Yoo, Seung-Schik and Lee, Jong-Hwan
NeuroImage, vol. 195, pp. 409-432, 2019

3つのネットワーク,すなわちデフォルトモードネットワーク(DMN),セントラルエグゼクティブネットワーク(CEN),およびセイリエンスネットワーク(SN)は,脳の障害,ならびにマインドフルネスなどの基本的な神経科学的プロセスにおいて重要な役割を果たす.しかし,現在,マインドフルネスに関連した3つのネットワークの根本的な機能的特徴についてのコンセンサスは存在しない.本研究では,CENによって媒介されるSNからDMNまでの偏回帰係数(すなわち勾配)は,リアルタイム機能的磁気共鳴イメージング(rtfMRI)ニューロフィードバック(NF)設定における潜在的なマインドフルネスの特徴の1つになるという仮説とこの勾配レベルはrtfMRI-NFトレーニングによって強化されるという仮説を検証した.60人の健康なマインドフルネス瞑想の未経験な男性が,2回の非rtfMRI実行,その後の2回のrtfMRI-NF実行および1回のトランスファー実行からなるMRIセッションに参加した.3つのネットワークのそれぞれの関心領域が非rtfMR実行を用いて定義されたら,rtfMRI-NFの実行中に参加者のマインドフルネスを補助するために,勾配レベルを媒介分析によって計算し,サーモメータバーの形態でニューロフィードバック情報として使用した.参加者は,呼吸の身体的感覚に注意を集中させることからなるマインドフルネス戦略を展開しながら,サーモメータバーのレベルを上げるように指示された.rtfMRI-NFトレーニングは,参加者を実験群または対照群のいずれかに無作為に割り当てた,ランダム化比較試験デザインの一部として実施した.実験群の参加者は彼ら自身の脳信号から得られた偶発的神経フィードバック情報を受けた一方で,対照群の参加者は実験群の一致した参加者から生じた非偶発的神経フィードバック情報を受けた.我々の結果は,CENによって媒介されるSNからDMNまでの勾配レベルは,マインドフルネススコア(rtfMRI-NF実行:r = 0.53,p = 0.007; p値は10,000のランダム置換から補正された)と実験群のみのタスクパフォーマンスフィードバックスコア(rtfMRI-NF実行:r = 0.61、p = 0.001)と関連することを示した.さらに,rtfMRI-NF実行中,部分回帰係数の特徴のレベルは,対照群と比較して実験群において実質的に増加した(対応のあるt検定からp $<$0.05; p値は10,000のランダム置換から補正された).我々の知る限りでは,これは三重ネットワーク媒介分析により得られたrtfMRI-NF設定におけるマインドフルネスの偏回帰係数特徴,およびrtfMRI-NF訓練による偏回帰係数特徴の強化の可能性を実証する最初の研究である.

内的および外的注意とデフォルトモードネットワーク

Internal and external attention and the default mode network
Scheibner, Hannah J and Bogler, Carsten and Gleich, Tobias and Haynes, John-Dylan and Bermpohl, Felix Neuroimage, vol.148, pp.381-389, 2017

最近では多くの精神療法に不可欠となっている精神的健康やwell-beingは集中瞑想により改善することが明らかにされている.集中瞑想の神経相関における研究は増えてきているが,瞑想がデフォルトモードネットワーク(DMN)において高い活動か,低い活動のどちらに関連するのかによって結果が変わる.集中瞑想とDMN領域における活動の関係を調べるために,1つの瞑想内で内的注意と外的注意,及び様々な段階を区別することが役立つかもしれない.例えば集中瞑想の間,実践者はmindful attention, mind-wandering,及びrefocusingを切り替える.ここでは,これらの段階の異なる神経相関を研究するために思考プローブ法を用いた.瞑想経験のない健常成人20人の被験者が,外部(音のマインドフルネス)及び内部(呼吸のマインドフルネス)の注意瞑想を紹介され,その後4日間連続で自宅にて瞑想を実践した.その後,fMRIスキャンの間,内部と外部の注意を交互に4回繰り返し,同じ集中瞑想を行った.疑似ランダムな間隔で被験者はタスクに集中していたか(mindful attention),気がそれていたのか(mind-wandering)を尋ねられた.mindful attentionの間,内側前頭前皮質,後部帯状皮質,及び左側頭頂接合部などの通常DMNに関連する脳領域は,mind-wanderingの間と比較して活性化は有意に少なかった.また,外部注意と比較して内部注意中の後部帯状皮質におけるより強い不活性化と共に,外部及び内部注意の両方の間にDMNの活性の低下が見られた.さらに,mind-wandering後のrefocusingは左下前頭回の活動と関連していた.本研究者らの結果は,実践者の注意焦点(すなわち,内的対外的)とは無関係に,mindful attentionはmind-wanderingと比較してDMN活性の低下に関連するという理論を支持する.

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.

人間の脳の構造と機能のコネクトームとデフォルトモードネットワーク

The structural-functional connectome and the default mode network of the human brain
Andreas Horn, Dirk Ostwald, Marco Reisert, Felix Blankenburg NeuroImage ,Vol.102, November 2014 ,142-151

“人間の脳のイメージングの新たな分野は、人間の脳内の構造的および機能的な接続性の包括的かつグローバルなコネクトームの特性評価を扱う。しかし、機能的および構造的接続性がどのように関連しているかという問題は、まだ完全には明かされてはいない。ここでは、観測者に依存しない機能的-構造的コネクトームの解析のために,機能的磁気共鳴イメージングと拡散テンソルイメージングに基づく大脳皮質の各ボクセル間の接続性を推定するための異なる方法を使用した。確率的ファイバートラッキングと新規のグローバルファイバートラッキング技術を用いて構造的連結性を測定し、機能的連結性については、各ボクセル対のfMRI の時間経過間の全体および部分的な相関を計算した。すべてのボクセルについて、皮質内の他のすべてのボクセルに対する機能的および構造的連結性推定からなる2 つのベクトルが互いに相関していた。このようにして、脳の残りの部分内の類似の領域に構造的および機能的に接続されたボクセルを識別することができた。「デフォルトモードネットワーク」(DMN)の一部を形成する領域は、構造と機能の接続性について最も高い一致を示した。グローバルな追跡アルゴリズムは両側内側前頭前野と視覚領域を明らかにしたのに対し、両側の前頭前野と下頭頂領域はすべての適用された技術を使用して発見された。全体の相関と部分的な相関から得られた結果の間に有意差はなかった。我々のデータは、DMN が最も直接的な構造的接続を使用する機能的な脳内ネットワークであることを示唆している。したがって、脳の解剖学的情報はその機能的構造を形成するように思われ、全脳の機能的、構造的コネクトームの解析は集団内および集団間の全体的な脳の連結性を特徴評価において価値ある方法であるように思われる。”

ワーキングメモリの負荷量による角回デフォルトモードネットワークの接続性

Angular default mode network connectivity across working memory load
D. Vatansever, A.E. Manktelow, B.J. Sahakian, D.K. Menon, and E.A. Stamatakis
Human Brain Mapping, Vol. 38, No.1, pp.41-52, 2017

“初めはタスク無しの間やベースラインコンディションで特定されていたが,現在はデフォルトモードネットワーク(DMN)は他の大規模な脳ネットワークと柔軟な相互作用により様々なワーキングメモリパラダイムで関与することが示唆された.それにも関わらず,ワーキングメモリ負荷の増加に伴う全脳の動的接続性への寄与ははっきりと評価されていない.我々の研究の目的はパラメトリックな難易度の増加を伴うfMRI でのn-back パラダイムのワーキングメモリタスクパフォーマンスに関連するDMN ハブを見つけることである.固有接続性コントラスト(ICC)と呼ばれるボクセルごとのメトリックを使って,私たちは角回(DMN のハブの中核)は3 種類のn-backタスクの負荷のレベルによって全体的な接続性が大きく変化することを見つけた.それに続くシードベースの機能的機接続性解析がDMN 領域の角回が他の大規模脳ネットワークと頑丈に影響していることを明らかにし,全体的な情報の統合における潜在的な関与を示唆する.更にこの仮説の裏付けは私たちが角回の接続性と正確な反応のリアクションタイムの間に見つけた有意な相関から来ている.我々の研究が示唆するのはDMN はn-abck タスク時に活発に関与することであり,環境的な要求の増加に反応して全脳の接続性の変化に寄与する中核の角回領域が結果としてワーキングメモリに重要な役割を果たすということである.”

安静時における感情認識相関の機能的接続

Resting state functional connectivity correlates of emotional awareness
Smith, Ryan and Alkozei, Anna and Bao, Jennifer and Smith, Courtney and Lane, Richard D and Killgore, William DS
NeuroImage, vol.159, pp.99-106, 2017

感情認識尺度(LEAS)によって測定される感情認識(EA)に関連付けられている複数の神経イメージングの研究は多く存在している.LEASは,DMN領域のような概念化とSN領域のような相互作用に関連するニューラルネットワークの領域の活動と関わり,差別化された方法で,自己や他者の感情を適切に認識し,明確にする能力としてのEAの定義と一致している.しかしこれらのネットワーク内でより大きなLEASスコアがより安静状態の機能的接続性(FC)に関連するという仮説はまだ研究されていない.26人の成人(13人の女性)の安静状態におけるfMRIを撮像し,LEASをとった.DMNおよびSNから定義された機能的ROIを使用して,LEASスコアは,汎用インテリジェンス(IQ)の違いを制御していても,これらのネットワークの両方の領域間でFCと有意に正の相関があることがわかった.これらの結果から,より高いEAは,身体的感情およびそれらの感情のより細かい概念化に貢献することができる,相互受容および概念化に基づく処理に関与する脳領域間のより効率的な情報交換に関連し得ることを示唆する.