CC BY
17УДК
АНАЛИЗ СЕНСОРНОЙ ИНФОРМАЦИИ ВО ВРЕМЯ БУДДИЙСКИХ МЕДИТАЦИЙ
DOI
Бойцова Ю. А.Медведев С. В.1
1 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Государственный научный центр Российской Федерации Институт медико-биологических проблем РАН e-mail: Boytsova.ihb@gmail.com
Аннотация: Потенциалы, связанные с событиями, анализировались в пассивной oddball парадигме в группе из 140 Буддийских монахов. Во время медитаций, относительно контрольного состояния покоя, показано уменьшение амплитуды негативности рассогласования, амплитуды компонента N1 на девиантные стимулы и Р3 а-амплитуды на девиантные и новые стимулы.
Ключевые слова: потенциалы, связанные с событиями, Буддийские медитации, негативность рассогласования, внимание.
Исследования медитации проводятся уже более 50 лет, тем не менее, у исследователей нет чёткого консенсуса относительно нейрофизиологических изменений, возникающих во время медитативных практик. Основная причина этого может заключаться в том, что термин «медитация» обычно используется для определения множества различных практик в разных культурах. Поэтому исследование разных медитаций остаётся актуальным и по сей день.
Нейрофизиологические механизмы внимания и восприятия во время медитаций, в основном, исследуют методом потенциалов, связанных с событиями (ПСС) в пассивной oddball парадигме [1, 2]. Основное внимание здесь уделяется таким компонентам ПСС как: N1, P2, P3a и негативность рассогласования (mismatch negativity, MMN). В основном отмечается увеличение амплитуды MMN во время медитаций [3, 4] или сразу после медитаций [5]. Во время медитаций отмечается снижение амплитуды компонента N1 на редкие девиантные стимулы [6, 7] и увеличение амплитуды компонента P2 на стандартные и девиантные стимулы [7, 8]. Но также есть данные о снижении амплитуды компонента P2 и амплитуды компонента Р3 а на девиант-
ные и новые стимулы [3, 6]. Эти данные одними авторами интерпретируются как повышенная чувствительность к внешним сенсорным стимулам во время медитации [3, 4, 5, 7], тогда как другие авторы отмечают снижение оценочной обработки и концентрации внимания на сенсорных стимулах во время медитаций [6]. Таким образом, выводы достаточно противоречивы. Более того, недавняя попытка воспроизвести ранее полученные результаты на большей выборке медитирующих показала, что амплитуда MMN не изменялась во время медитации концентрации внимания по сравнению с контрольным состоянием, опыт практиков и тип медитации также не влиял на амплитуду MMN [9]. Это заставило вообще усомниться, в том, что амплитуда MMN является показательной для исследования нейрофизиологических изменений при медитации.
Данное исследование проведено на достаточно большой группе испытуемых — 140 практиков медитации — монахов из Буддийских монастырей юга Индии и Дхарамсалы (гелуг-па традиция) в возрасте от 25 до 80 лет (средний возраст 42 года). Во время исследования монахи практиковали медитации однонаправленной концентрации, аналитическую медитацию и тантрическую медитацию (Гухьясамаджа-тантра). Согласно буддийской философской традиции, рассматриваемые медитативные практики характеризуются постепенным «растворением грубых уровней» сознания, связанных с пятью органами чувств [10]. Можно предположить, что с психофизиологической точки зрения такое «растворение» сенсорного сознания может сопровождаться снижением сенсорной и когнитивной обработки внешних стимулов и отключением внимания от внешнего мира.
Для проверки данного предположения использовался трехсти-мульный тест в пассивной oddball парадигме [11]. Предъявлялась последовательность слуховых стимулов, состоящих из стандартных тонов частотой 1000 Гц (вероятность появления, p = 0,80), девиант-ных тонов частотой 1300 Гц (p = 0,10) и сложных новых звуков (p = 0,10), которые состояли из 5 тонов длительностью 20 мс с частотами 500, 1000, 1500, 2000 и 2500 Гц, которые были рандомизированы в пределах каждого нового звука. Всего предъявлялось 2000 стимулов и порядок их предъявления также был рандомизирован. Испытуемые сидели в позе для медитации с закрытыми глазами и пассивно прослушивали звуки во время медитации и в контрольном состоянии (расслабленное бодрствование). Порядок следования заданий (медитация/контроль) был рандомизирован.
Регистрацию электроэнцефалограммы (ЭЭГ) в монополярном монтаже с референтным электродом на кончике носа проводили с помощью электроэнцефалографа «Мицар ЭЭГ-202» (НПО «Ми-цар», Санкт-Петербург, Россия), с 19 электродов по международной системе 10—20 и от 2-х электродов на левом и правом сосцевидных отростках. При обработке ЭЭГ использовался программный пакет WinEEG (Авторские права В. А. Пономарев, Ю. Д. Кропотов, РФ2001610516, 08.05.2001). Для каждого испытуемого были рассчитаны ПСС в ответ на каждый тип стимула (стандартный, девиант-ный и новый). Далее ПСС усреднялись для каждого типа стимула в пределах всей группы испытуемых. Электроды F3, Fz, F4, C3, Cz, C4 были выбраны в качестве областей интереса. На основе полученных изображений суммарных ПСС методом визуальной инспекции определялось в каких временных интервалах существуют различия в амплитудах ПСС при сравнении двух состояний (медитация/контроль). Таким образом, анализ различий в амплитудах MMN проводился на временном интервале 90—140 мс, анализ различий в амплитудах компонента N1 — на интервале 80—130 мс, анализ различий в амплитудах компонента Р2 — на интервале 140—200 мс. Компонент P3a может рассматриваться как ответ на новые или девиантные стимулы, но чаще компонент Р3 а рассматривается на разностных кривых при вычитании реакции на стандартный стимул из реакции на девиантный или новый стимулы [12]. Поэтому амплитуда компонента Р3 а на разностной кривой «новый стимул минус стандартный стимул» анализировалась на интервале 250—340 мс, а на разностной кривой «девиантный минус стандартный стимул» — на интервале 250—300 мс.
Для статистического анализа средних значений амплитуд ПСС использовался двухфакторный анализ ANOVA с факторами: Состояние (медитация/контроль) и Зоны (F3, Fz, F4, C3, Cz, C4), с поправкой Гринхауза-Гейссера. Топография значимых различий средних величин выявлялась с использованием критерия Тьюки. Нулевая гипотеза об отсутствии достоверных различий между средними значениями отвергалась, если р < 0,05.
Для MMN статистический анализ выявил эффект фактора Состояние (F (1,139) = 14,1 p = 0,002 ц2 = 0,09). Апостериорный анализ показал, что амплитуда MMN уменьшается (p < 0,0001) во всех шести отведениях во время медитации по сравнению с контролем. Для компонента N1 на девиантный стимул также выявлен эффект фактора Состояние (F (1,139) = 8,2 p = 0,004 ц2 = 0,05). Амплитуда ком-
понента N1 на девиантный стимул уменьшается (p < 0,0001) во всех шести отведениях во время медитации по сравнению с контролем. Для компонента Р3 а на разностной кривой «девиантный стимул — стандартный стимул» выявлен эффект взаимодействия факторов Состояние х Зоны (F (5,695) = 3,2 p = 0,016 ц2 = 0,02). Во время медитации амплитуда компонента Р3 а уменьшается (p < 0,0001) в отведениях С3 и Сz. Для компонента Р3 а на разностной кривой «новый стимул — стандартный стимул» показан эффект фактора Состояние (F (1,139) = 4,6 p = 0,032 ц2 = 0,03) и эффект взаимодействия факторов Состояние х Зоны (F (5,695) = 7,7 p = 0,00003 ц2 = 0,05). Во время медитации Р3 а-амплитуда также уменьшается (p < 0,0001) в отведениях С3, Сz и С4.
Известно, что MMN представляет собой нейрофизиологическую реакцию в ответ на внезапное изменение потока повторяющихся сенсорных стимулов. Современное понимание механизмов MMN, основано на гипотезе прогнозирующего кодирования (predictive coding), которая объединяет ранее высказанные гипотезы: гипотезу адаптации и гипотезу корректировки модели. В рамках гипотезы прогнозирующего кодирования MMN описывается как показатель сигналов об ошибках прогнозирования, участвующих в процессах перцептивного обучения [13]. Это объяснение MMN было подтверждено нейроанатомическими моделями, описывающими восходящие и нисходящие нервные пути, передающие предсказания и сигналы об ошибках предсказания в сложной иерархической структуре, которая охватывает слуховую кору и преф-ронтальные области мозга [13]. Гипотеза прогнозирующего кодирования также может объяснить уменьшение амплитуды MMN во время медитаций [14]. Основная идея здесь заключается в том, что медитации постепенно погружают практикующего в состояние «пребывания в настоящем моменте». В результате на опыт практика меньше влияет то, что уже произошло или может произойти в будущем. Следовательно, у медитирующих не возникает сильных ожиданий и прогнозов, искажающих восприятие, снижается развитие новых предсказаний и снижается качество сигналов об ошибках восприятия, то есть снижается амплитуда MMN.
Сравнение состояний медитация и контроль не выявило различий между амплитудами компонента Р2, но показало уменьшение амплитуды компонента N1 на девиантные стимулы во время медитаций. Этот потенциал состоит из двух перекрывающихся субкомпонентов, считается, что субкомпонент N1 височной слуховой
коры отражает сенсорную обработку стимулов в первичной слуховой коре и модулируется физическими характеристиками стимулов, тогда как фронтальный субкомпонент N1 связан с механизмами автоматического переключения внимания [15, 16].
Если компоненты N1 и MMN традиционно связывается с первичной автоматической обработкой сенсорной информации, то компонент P3a в слуховой модальности отражает направление внимания на неожиданные звуки и зависит от нисходящих влияний [17]. Снижение Р3a-амплитуды может считаться психофизиологическим показателем снижения ориентировочной реакции на неожиданные стимулы и снижения их оценки [18, 19].
Таким образом, исследование, проведённое на достаточно большой группе практиков, все же показало во время медитаций достоверное уменьшение амплитуды MMN и уменьшение амплитуд компонента N1 на девиантные стимулы и компонента Р3 а на деви-антные и новые стимулы. Эти данные согласуются с Буддийскими представлениями о рассматриваемых медитациях как сопровождающихся постепенным «растворением грубых уровней» сознания, связанных с пятью органами чувств, и согласуются с предположениями гипотезы прогнозирующего кодирования. На основе полученных данных можно предполагать, что во время рассматриваемых медитаций происходит снижение оценочной сенсорной обработки, дифференцировки потока сенсорных стимулов и ориентировочной реакции на неожиданные отвлекающие стимулы.
Список литературы:
1. Cahn, B. R., Polich, J., 2006. Meditation States and Traits: EEG, ERP, and Neuroimaging Studies. Psychological Bulletin. 132 (2), 180—211.
2. Singh, N., Telles, S., 2015. Neurophysiological Effects of Meditation Based on Evoked and Event Related Potential Recordings. BioMed Research International. Article ID 406261, 1 —11.
3. Braboszcz, С., 2012. Study of the electroencephalographs correlates of mind wandering and meditation. (Neurons and Cognition [q-bio. NC], Universite Paul Sabatier — Toulouse III).
4. Fucci, E., Abdouna, O., Caclina, A., Francisc, A., Dunnec, J. D., Ricard, M., 2018. Regulation of perceptual learning by mindfulness meditation: experiential and neurophysiological evidence. Neurophysiolo-gia. 119, 92—100.
5. Srinivasan, N., Baijal, S., 2007. Concentrative meditation enhances preattentive processing: a mismatch negativity study. Neuroreport. 18 (16), 1709—1712.
6. Cahn, B. R., Polich, J., 2009. Meditation (Vipassana) and the P3a Event-Related Brain Potential. Int. J. Psychophysiol. 72 (1), 51—60.
7. Biedermann, B., Lissa, P., Mahajan, Y., Polito, V., Badcock, N., Connors, M. H., et al., 2016. Meditation and auditory attention: An ERP study of meditators and non-meditators. Int. J. Psychophysiol. 109, 63—70.
8. Lutz, A., Slagter, H. A., Rawlings, N. B., Francis, A. D., Greischar, L. L., Davidson, R. J., 2009. Mental Training Enhances Attentional Stability: Neural and Behavioral Evidence. The Journal of Neuroscience. 29 (42), 13418—13427.
9. Fucci, E., Poublan-Couzardot, A., Abdoun, O., A., Lutz. 2022. No effect of focused attention and open monitoring meditation on EEG auditory mismatch negativity in expert and novice practitioners. Int J Psychophysiol. 176, 62—72.
10. Dalai Lama XIV, Kamalashila, Geshe Lobsang Jordhen, Losang Cho-ephel Ganchenpa, Jeremy Russell, 2019. Stages of Meditation: The Buddhist Classic on Training the Mind (Core Teachings of Dalai Lama Book 5). Colorado: Shambala Publications, Inc., Boulder.
11. Alho, K., Winkler, I., Escera, C., Huotilainen, M., Virtanen, J., Jaas-kelainen, I. P., et al., 1998. Processing of novel sounds and frequency changes in the human auditory cortex: Magnetoencephalographic recordings. Psychophysiology. 35, 211—224.
12. Correa-Jaraba, K. S., Lindin, M., Diaz, F., 2018. Increased Amplitude of the P3a ERP Component as a Neurocognitive Marker for Differentiating Amnestic Subtypes of Mild Cognitive Impairment. Frontiers in Aging Neuroscience. 10 (19), 1 —13
13. Garrido, M. I., Kilner, J. M., Stephan, K. E., Friston, K. J., 2009. The mismatch negativity: a review of underlying mechanisms. Clin. Neu-rophysiol. 120, 453—463.
14. Laukkonen, R. E., Slagter H. A., 2021. From many to (n)one: Meditation and the plasticity of the predictive mind. Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 128, 199—217.
15. Alho, K., Woods, D. L., Algazi, A., 1994. Processing of auditory stimuli during auditory and visual attention as a revealed by event-ralated potentials. Psychophysiology. 31, 469—479.
16. Naatanen, R., Picton, T., 1987. The N1 wave of the human electric and magnetic response to sound: a review and an analysis of the component structure. Psychophysiology. 24, 375- 425.
17. Escera, C., Corral, M. J., 2007. Role of Mismatch Negativity and Nov-elty-P3 in Involuntary Auditory Attention. Journal of Psychophysiology. 21 (3—4), 251—264.
18. Polich, J., 2007. Updating P300: An Integrative Theory of P3a and P3b. Clin Neurophysiol. 118 (10), 2128—2148.
19. Correa-Jaraba, K. S., Lindin, M., Diaz, F., 2018. Increased Amplitude of the P3a ERP Component as a Neurocognitive Marker for Differentiating Amnestic Subtypes of Mild Cognitive Impairment. Frontiers in Aging Neuroscience. 10 (19), 1 —13.
ANALYSIS OF SENSOR INFORMATION DURING BUDDHIST MEDITATIONS
Boytsova Yu. A.1, Medvedev S. V.1
1Institute of Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences (IBMP
RAS), Moscow, Russia.
e-mail: Boytsova.ihb@gmail.com
Abstract: Auditory event-related potentials were analyzed in a passive oddball paradigm with a group of 140 Buddhist monks. It was shown that during meditation, relative to the control state of relaxed wakefulness, MMN amplitudes, amplitudes of N1 component to deviant stimuli, and the amplitudes of the P3a component to deviant and novel stimuli all decrease.
Key words: Auditory event-related potentials, Buddhist meditations, mismatch negativity, attention.
