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.

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.

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.

高解像度パターン認識を用いた脳年齢の推定:長期瞑想実践者の若い脳

Estimating brain age using high-resolution pattern recognition: Younger brains in long-term meditation practitioners
Luders, Eileen and Cherbuin, Nicolas and Gaser, Christian
Neuroimage, vol.134, pp. 508–513, 2016

正常な老化は,脳の物質の喪失を伴うことが知られている.本研究は,瞑想の実践が脳の年齢の低下に関連しているかどうかを調べることを目的としている.中年期は老化プロセスがより顕著になることが知られている時代であるため,特定の焦点は50歳以上を対象としていた.我々は,脳の年齢の解剖学的相関を同定するために訓練された最近開発された機械学習アルゴリズムを適用して,それらを1つの単一スコア:BrainAGE指数(年)に変換した.高次元のパターン認識に基づいたこの検証されたアプローチを使用して,我々は,50人の長期瞑想者と50人の対照被験者の大規模なサンプルを再解析し,脳の年齢を推定し比較した.我々は,50歳瞑想者の脳は対照の脳よりも7.5歳若いと推定された.さらに,年齢の増加に伴い脳年齢の推定値が変化するかどうかを調べた.脳の年齢の推定値は対照群ではほんのわずかしか変化しなかったが,瞑想者には重大な変化が検出された.50歳を超える人の脳は,同年代よりもさらに1か月と22日若いと推定された.全体的に,これらの知見は瞑想が脳保存に有益であり一生を通して脳老化の一貫して遅い速度で年齢関連萎縮症を効果的に防御することを示唆しているようである.

客観的特性マインドフルネスの動的機能的接続マーカー

Dynamic functional connectivity markers of objective trait mindfulness
Lim, Julian and Teng, James and Patanaik, Amiya and Tandi, Jesisca and Massar, Stijn AA
NeuroImage, vol. 176, pp.193–202, 2018

マインドフルネスは,練習を通して洗練されるスキルとして一般的に見られるが,訓練されていない個人も,性質上のマインドフルネスにおいて幅広く変化する可能性がある.以前の研究では,この特性の静的な神経接続相関が確認されている.ここでは,自然状態変化と客観的に測定された特性マインドフルネスに関連する時間変化する接続パターンを研究するために,安静状態fMRIの動的機能接続性(DFC)分析を使用する.参加者は,高い特性マインドフルネス(HTM; N = 21)および低い特性マインドフルネス(LTM; N = 18)グループを形成するために,数息観タスクの実行者の上および下三分位から選択された.安静状態のfMRIデータのDFC分析は,HTMグループがネットワーク内の接続性が高く,タスクポジティブネットワークとデフォルトモードとの間のより大きな反相関することを特徴付けられたタスク準備に関連した脳状態となるには十分な時間を有することを明らかにした. HTMグループは脳の状態間の遷移頻度が高いが,タスクレディ状態の各エピソードにおける滞留時間は群間で同等であった.これらの結果は,警戒のために管理した後も維持された.個人間では,特定の接続性指標は,FFMQアンケートで測定された自己報告のマインドフルネスと弱く相関してたが,複数の比較の訂正に耐えられなかった.静的な接続性マップでは,HTMの個人はDMNとセイリエンスネットワークでより大きなネットワーク内の接続性を持ち,DMNとタスクポジティブなネットワークとの間には大きな反相関があった.要するに,DFCはHTMおよびLTM個体を強く区別し,性質的なマインドフルネスの測定に有用な生物学的マーカーとなり得る.

客観的な特性マインドフルネスの動的機能接続性マーカー

Dynamic functional connectivity markers of objective trait mindfulness
J. Lim, J. Teng, A. Patanaik, J. Tandi and S.A. Massar
NeuroImage, vol. 176, pp. 193-202, 2018.

マインドフルネスは,実践を通して培われるスキルであると一般的に考えられるが,訓練されていない個人も性質的なマインドフルネスにおいて大幅に変化する可能性がある.先行研究では,この特性の神経接続相関が確認された.本稿では,自然な状態変化と客観的に測定された特性マインドフルネスに関する時間変化する接続パターンを研究するために,Resting state fMRIの動的機能接続性(DFC)解析を使用する.被験者は高性能マインドフルネス群(21名)と低性能マインドフルネス群(18名)のグループを形成するために,Breath countingタスクの上位と下位の三分位置から選択された.Resting state fMRIのDFC解析は,高性能マインドフルネス群がタスク準備状態に関連する脳状態で有意に多くの時間を費やしたことを明らかにした.タスク準備状態とは,ネットワーク内の接続性が高く,タスクポジティブネットワークとデフォルトモードネットワークとの間により大きな反相関を特徴とする状態である.高性能マインドフルネス群は脳状態の遷移頻度が高いが,タスク準備状態の各サイクルにおける滞留時間は群間で同等であった.これらの結果は,PVTの後も維持された.個人間では,特定の接続性指標はFFMQによるマインドフルネスと弱い相関であったが,多重比較補正に耐えられなかった.静的な接続性マップでは,高性能マインドフルネス群の個人は,デフォルトモードネットワークとセイリエンスネットワークでより大きなネットワーク内の接続性を持ち,デフォルトモードネットワークとタスクポジティブネットワークとの間に大きな相関性があった.つまり,DFCは高性能マインドフルネス群および低性能マインドフルネス群を強く区別し,特性マインドフルネスのすく測定に有用な生物学的マーカーとなり得る.

客観的な特性マインドフルネスの動的機能的接続マーカー

Dynamic functional connectivity markers of objective trait mindfulness
Lim, Julian and Teng, James and Patanaik, Amiya and Tandi, Jesisca and Massar, Stijn AA
NeuroImage, vol. 176, pp. 193-202, 2018

マインドフルネスは,訓練を通して養われるスキルとして一般的にみなされているが,訓練されていない個人も,特性マインドフルネスにおいて幅広く変化する可能性がある.先行研究では,この特性の静的な神経コネクティビティにおける相関が確認されている.ここでは,自然に変化し,客観的に測定された特性マインドフルネスに関連する時系列変化のコネクティビティパターンを研究するために,Resting-state fMRI における動的機能的接続(DFC)分析を使用する.被験者を高性能マインドフルネス(HTM; N = 21)および低性能マインドフルネス(LTM; N = 18)のグループを形成するために,呼吸数測定タスクにおいて上および下三分位から被験者が選択された.Resting-state fMRI データのDFC 分析によると,HTM グループは長時間,タスク準備状態に関連した脳状態となっていた.すなわちその脳状態は,ネットワーク内の接続性が高く,タスクポジティブネットワークとデフォルトモードとの間の強い反相関を特徴としていた.HTM 群は脳の状態間の遷移頻度が高いが,タスク準備状態が現れたときの持続時間は群間で同等であった.これらの結果は,警戒のために管理した後も維持された.個人間では,FFMQ で測定されたように,ある種の接続性指標は自己報告されたマインドフルネス状態と弱く相関していたが,複数の比較補正によって消えた.静的な接続性マップでは,HTM の個人はDMN とSN でより大きなネットワーク内の接続性を持ち,DMN とTPN のとの間には大きな反相関があった.要するに,DFC はHTM およびLTM 個体を強く区別し,特性マインドフルネスの測定に有用な生物学的マーカーとなり得る.

感情刺激に対する扁桃体反応における短期および長期の瞑想訓練の影響

Impact of short- and long-term mindfulness meditation training on amygdala reactivity to emotional stimuli
Tammi R.A. Kral,Brianna S. Schuyler ,Jeanette A. Mumford,Melissa A. Rosenkranz,Antoine Lutz,Richard J. Davidson
NeuroImage,181,301–313,2018,Elsevier

瞑想訓練は気分や感情の調節を改善することが可能であるが,これらの感情的変化の神経メカニズムはまだ完全に解明されていない.我々は,fMRIを使用して,健康で非臨床的な成人の集団において,感情的写真に対する扁桃体反応における長期および短期間のマインドフルネス瞑想訓練の影響を評価した.長期瞑想者(N = 30,16女性)は,平均して9081時間の生涯練習をマインドフルネス瞑想で行った.短期訓練瞑想者は,8週間のマインドフルネス瞑想に基づくストレス軽減コース(N = 32,22女性)から成り,無作為化対照試験で能動的対照状態(N = 35,19女性)と比較された.瞑想の訓練は,対照と比較してポジティブな画像に対する扁桃体の反応性が低いことと関連していたが,ネガティブな画像に対する反応の群の差はなかった.長期瞑想者における後退練習の時間が負の画像への扁桃体反応性の低下と関連していたため,負の刺激に対する反応性の低下は,より多くの練習経験または集中的な練習を必要とすることがある.しかし,我々はMBSRとの練習時間にこの関係をみなかった.短期訓練は,対照介入と比較して,扁桃体と感情調節に関与する領域である腹側前頭前皮質(VMPFC )間の機能的接続性を情動画像の間に増加させた.したがって,瞑想訓練は,扁桃反応性の低下による感情反応を改善し,感情刺激中の扁桃体-VMPFC結合の高まりは,MBSRが感情調節能力に有益な効果を及ぼす潜在的メカニズムを反映し得る.

初心者における単一セッションマインドフルネス瞑想とFp-HEG ニューロフィードバックの注意効果の比較

A Comparison of the Attentional Effects of Single-Session Mindfulness Meditation and Fp-HEG Neurofeedback in Novices
Lai, Constantine and MacNeil, Benjamin and Frewen, Paul Mindfulness, vol.6, no.5, pp.1021-1020, 2015

注意力機能を強化し,前頭葉の脳血流(Fp-HEG)を増加させるためのFp-HEG神経フィードバック(NFB)に対するマインドフルネス瞑想(MM)の有効性は研究されていない.さらに,MM中の注意力を評価する手段はほとんどない.したがって本研究では,被験者をMM(n = 23),NFB(n = 26),または受動的計数後方コントロール条件(n = 21)にランダムに割り振り,前頭極において前処置のベースラインの間,15分間の介入(MM,NFB,またはコントロール)のそれぞれと,その後の注意ネットワークテスト(ANT)の実行中のFp-HEGを計測した.瞑想呼吸注意スコア(MBAS)は,MM中に呼吸に注意を向ける能力(すなわち,マインドワンダリングから離れる能力)の個人差の尺度としてMM群で評価され,同様のCounting Backward Attention Score(CBAS)を計数コントロール群で評価した.ベースラインと比較してFp-HEGは,グループ間で有意差がなく,介入中およびANT実施中に減少した.NFBの被験者はコントロール群と比較してANTの正確度が改善され,MMはNFBまたはコントロールと変わらないことを立証した.ANT中の正確度の増加は,グループ間のFp-HEGの増加と相関していた.MM群内では,MBASの増加はまたANTの正確度の向上およびANTのより遅い方向付けとも関連していた.CBASはMBASよりもわずかに高かった.これは,呼吸感覚に注意を向けるよりも後退計数に注意を向けるほうが簡単だった可能性があることを示している.私たちはFp-HEGの単一のセッションが注意を向上させるのに有効であるのに対し,MMの利点は複数のセッションを必要とする可能性があると結論づける.また瞑想中のマインドフルな集中は,一般的な注意力と関連している可能性があると推測する.より多い被験者における繰り返しおよび縦方向の拡張が必要である.

空間源推定のEEG ニューロフィードバックは努力を必要としない思いやり瞑想中の脳活動と主観的評価を結び つける.

Source-space EEG neurofeedback links subjective experience with brain activity during effortless awareness meditation
空間源推定のEEG ニューロフィードバックは努力を必要としない思いやり瞑想中の脳活動と主観的評価を結び つける.
Remko van Lutterveld, Sean D.Houlihan, Prasanta Pal, Matthew D.Sacchet, Cinque McFarlane-Blake, Payal R.Patel, John S.Sullivan, Alex Ossadtchi, SusanDruker, Clemens Bauer, Judson A.Brewer
Neuroimage, vol.151, pp. 117-127, 2017
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【背景】
瞑想はますます精神疾患にとって有益な効果を示している.しかし,瞑想を学ぶことは簡単に識別可能な外的兆候がないため,単純ではなく,また直接のフィードバックは不可能である.瞑想が後部帯状皮質(PCC)と相関することが判明しているため,我々はPCC からの空間源EEG のニューロフィードバックが容易な意識(瞑想の主要な要素)の主観的経験と参加者が信号を自発的に制御できるかどうかを試した.
【方法】
16 人の瞑想初心者と16 人の瞑想熟練者が研究に参加した.瞑想初心者は基本的な瞑想の練習を行うために簡単に訓練され,徐々に挑戦的なニューロフィードバックのテストバッテリーで容易な意識の主観的な経験を誘導した.瞑想熟練者は同じテストバッテリーでこの状態を誘発するために自己選択の瞑想練習を行った.ビームフォーマーアルゴリズムを用いて抽出されたガンマバンド(40-57Hz)PCC 活性に基づいて,ニューロフィードバックが提供された.PCC の活動と容易な意識の主観的経験との関連性は,口頭による厳密な調査によって評価された.
【結果】
どちらのグループも,PCC 活動の低下が,高い中央信頼度(0-10 のリッカート尺度で初心者:8 人,経験者:9 人)で,容易な意識に対応していると報告した.どちらの群も,PCC の活動と容易な意識の主観的経験(初心者:8 人,経験者:9 人)の間で,その時々の中央値のの高い相関を示した.どちらのグループも簡単に意識瞑想を実践することにより,意識のない方向にPCC 信号を自発的に制御することができた(初心者:時間の中央値%=77.97,P = 0.001; 経験豊富:89.83,P <0.0005). 【結論】 これらの知見は,EEG 神経フィードバックを利用して脳活動の客観的測定値と容易に意識する主観的経験とを結びつける可能性を支持し,このパラダイムが瞑想訓練の道具として潜在的に有用であることを示唆する."