Aqui, apresentamos um protocolo para investigar os correlatos neurofisiológicos de várias formas de meditação, incluindo o canto religioso. Este método integra exclusivamente os resultados do autovetor fMRI para seleção de região na análise da fonte de eletroencefalograma (EEG) usando agrupamento k-means. Os resultados fornecem uma compreensão profunda dos processos neurais envolvidos no canto religioso repetitivo.
Este protocolo apresenta uma abordagem de neuroimagem multimodal para explorar a atividade cerebral potencial associada ao canto religioso repetitivo, uma forma difundida de treinamento mental nas culturas oriental e ocidental. O eletroencefalograma (EEG) de alta densidade, com sua resolução temporal superior, permite capturar as mudanças dinâmicas na atividade cerebral durante o canto religioso. Por meio de métodos de localização de fontes, eles podem ser atribuídos a várias fontes alternativas de regiões cerebrais potenciais. Vinte praticantes de canto religioso foram medidos com EEG. No entanto, a resolução espacial do EEG é menos precisa, em comparação com a ressonância magnética funcional (fMRI). Assim, um profissional altamente experiente foi submetido a uma sessão de varredura de fMRI para orientar a localização da fonte com mais precisão. Os dados de fMRI ajudaram a orientar a seleção da localização da fonte de EEG, tornando o cálculo das médias K da localização da fonte de EEG no grupo de 20 profissionais intermediários mais preciso e confiável. Este método aumentou a capacidade do EEG de identificar as regiões cerebrais especificamente envolvidas durante o canto religioso, particularmente o papel fundamental do córtex cingulado posterior (PCC). O PCC é uma área do cérebro relacionada ao foco e ao processamento autorreferencial. Esses resultados neurológicos e neurofisiológicos multimodais revelam que o canto religioso repetitivo pode induzir menor centralidade e maior potência de onda delta em comparação com o canto não religioso e as condições de estado de repouso. A combinação de fMRI e análise de fonte de EEG fornece uma compreensão mais detalhada da resposta do cérebro ao canto religioso repetitivo. O protocolo contribui significativamente para a pesquisa sobre os mecanismos neurais envolvidos nas práticas religiosas e meditativas, que vem se tornando cada vez mais proeminente nos dias de hoje. Os resultados deste estudo podem ter implicações significativas para o desenvolvimento de futuras técnicas de neurofeedback e intervenções psicológicas.
O canto religioso, uma prática muito popular nas culturas orientais, é frequentemente comparado à oração nas sociedades ocidentais1. Apesar de sua prevalência, a pesquisa científica sobre os correlatos neurais do canto religioso permanece bastante limitada. Técnicas sofisticadas de eletrofisiologia e neuroimagem multimodais foram utilizadas neste estudo para preencher essa lacuna de conhecimento e explorar as associações neurais do canto do Buda Amitābha, uma das tradições religiosas mais difundidas e uma das mais antigas ativamente preservadas 2,3. O canto religioso repetitivo pode servir como uma técnica eficaz no aconselhamento budista para ajudar a acalmar a mente de pensamentos e emoções turbulentos.
Dada a alta resolução espacial da ressonância magnética funcional (fMRI), ela pode ser aplicada para superar as limitações dos estudos tradicionais de EEG4. Combinando fMRI e agrupamento de fontes de eletroencefalograma (EEG) por meio de análise de componentes independentes (ICA), o estudo identifica e agrupa componentes independentes da atividade cerebral entre os participantes. Este método introduz uma nova estratégia para identificar sinais de fontes mistas de EEG ou fontes díspares entre os participantes, o que tem sido um desafio devido às diferenças na anatomia cerebral e no posicionamento dos eletrodos.
A forma de canto religioso repetitivo que foi estudada com este protocolo envolve a recitação repetitiva do nome do Buda Amitābha. É também uma prática meditativa que foi relatada para provocar sensações bem-aventuradas e experiências transcendentais. Entre as diferentes práticas budistas, a prática de cantar o Buda Amitābha é simples e facilmente acessível. Essa prática promete renascimento na Terra Pura para todos aqueles que sinceramente invocam esse nome, que tem semelhanças com certas tradições da religião ocidental 1,3.
Por meio da neuroimagem multimodal, este estudo visa fornecer uma compreensão abrangente dos correlatos neurais do canto religioso repetitivo. O protocolo pode contribuir para o crescente campo de pesquisa sobre os efeitos neurofisiológicos de diferentes práticas religiosas e meditativas.
O estudo levantou a hipótese de que o canto religioso repetitivo levaria a mudanças significativas de sinal nas regiões do cérebro responsáveis por processos auto-relacionados. Além disso, dadas as emoções positivas atribuídas ao Buda Amitābha, levantamos a hipótese de que mudanças emocionais ocorreriam durante o canto religioso. Essas mudanças efetivas provavelmente coincidem com modificações nos indicadores fisiológicos periféricos, como variações nos índices de variabilidade da frequência cardíaca (VFC) multibanda e na frequência respiratória5.
A aprovação ética para o estudo foi obtida da Universidade de Hong Kong antes do experimento. Todos os participantes assinaram um termo de consentimento por escrito antes de participar dos experimentos de EEG e fMRI.
1. Seleção e preparação dos participantes
2. Aquisição e análise de dados de EEG
3. Aquisição de dados de ressonância magnética
4. Aquisição de dados fisiológicos
5. Análise de dados de EEG
6. Análise de dados de fMRI
7. ECG e outras análises de dados fisiológicos
Os resultados da análise de fMRI indicaram que a maior diferença na centralidade do autovetor entre o canto religioso e não religioso estava predominantemente situada no córtex cingulado posterior (PCC); veja a Figura 1. Esse achado foi aproveitado para avaliar e validar a seleção do agrupamento de componentes independentes de EEG, que de forma semelhante manifestou um agrupamento nas proximidades da região do PCC.
Figura 1: Neuroimagem multimodal e resultados eletrofisiológicos. O mapeamento de centralidade de autovetor aplicado em dados de fMRI revelou que o córtex cingulado posterior é a área do cérebro que mais diminuiu em centralidade durante o canto religioso em comparação com o canto não religioso. Esse valor foi obtido com permissão de Gao et al.1. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
A análise de agrupamento de componentes independentes de EEG produziu sete clusters de IC distintos, cada um correspondendo a uma fonte de atividade de EEG. Notavelmente, um desses clusters estava situado no PCC, um achado que se alinha com os resultados da fMRI (ver Figura 2).
Figura 2: A análise de agrupamento de componentes independentes de EEG também apresentou um cluster no PCC. Esse valor foi obtido com permissão de Gao et al.1. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Este cluster em particular foi posteriormente escolhido para análise aprofundada, incluindo análise de espectro. Uma ANOVA unidirecional revelou um efeito principal significativo do canto na potência da banda de frequência delta (1-4 Hz, ver Figura 3 e Figura 4).
Figura 3: A ANOVA unidirecional revelou um efeito principal significativo do canto na potência da banda delta (1-4 Hz). Esse valor foi obtido com permissão de Gao et al.1. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Análise post hoc de condições de canto religioso versus canto não religioso. A análise mostrou que o canto religioso induziu maior potência delta do que a condição de canto não religioso (p = 0,011). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Uma análise post hoc adicional indicou um poder significativamente menor de VFC durante o canto religioso em comparação com a condição de não cantar (ver Figura 5).
Figura 5: Análise post hoc do estado de repouso sem canto versus condições de canto religioso. A análise mostrou que, em comparação com o estado de repouso sem canto, o canto religioso induziu menor potência total da VFC, menor potência absoluta de alta frequência e menor potência absoluta de frequência muito baixa. Esse valor foi obtido com permissão de Gao et al.1. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Os resultados indicam que, em comparação com o canto não religioso, há uma diminuição da centralidade do autovetor no PCC, provavelmente impulsionada por um aumento regional nas oscilações delta endógenas. Essas alterações funcionais são independentes das atividades cardíacas ou respiratórias periféricas e não são desencadeadas pelo processamento implícito da linguagem. Em vez disso, eles parecem estar associados a experiências de bem-aventurança transcendental e uma redução na cognição egocêntrica.
Arquivo suplementar 1: Pipeline de processamento de dados 1. Clique aqui para baixar este arquivo.
Arquivo suplementar 2: Pipeline de processamento de dados 2. Clique aqui para baixar este arquivo.
Embora o sistema de EEG de 128 canais usado fosse um sistema de EEG de alta densidade, a resolução espacial do EEG permanece relativamente pobre em comparação com o fMRI, e essa deficiência também afeta a precisão da localização da fonte de EEG, especialmente quando vários candidatos a regiões cerebrais são plausíveis. Assim, a resolução espacial mais profunda e mais alta da ressonância magnética pode aumentar significativamente a precisão espacial da análise da fonte de EEG6 e orientar a seleção dos clusters mais importantes para análise posterior. O presente protocolo utiliza ferramentas de neuroimagem multimodais, incluindo métodos de aquisição e análise de dados de EEG, ECG e fMRI. Ele demonstra uma abordagem abrangente para explorar os correlatos neurofisiológicos do canto religioso e potencialmente outras formas de treinamento mental. Uma etapa crítica no protocolo é a aplicação dos resultados da fMRI na análise da fonte de EEG. A qualidade dos dados de EEG adquiridos continua sendo crucial para a análise e interpretação subsequentes dos resultados. O uso de ICA e k-means clustering na análise de dados de EEG, em conjunto com os resultados de fMRI, permite uma compreensão mais sutil dos dados 7,8. A modulação observada da potência da banda delta durante o canto religioso se alinha com a literatura que sugere que os ritmos delta podem regular o comportamento por meio da sincronização da atividade neural. A onda delta pode promover a atenção focada e uma redução potencial no pensamento autorreferencial associado à rede de modo padrão. Essa atividade delta aumentada, indicativa de estados profundamente restauradores, pode sustentar os efeitos terapêuticos do canto, reforçando o processamento cognitivo e emocional9.
Os resultados deste estudo destacam um aumento significativo na potência da banda delta durante o canto religioso, em comparação com o canto não religioso. Os resultados da fMRI indicam uma forte diminuição na centralidade nas regiões cerebrais associadas ao processamento auto-relacionado10 durante o canto religioso. Os resultados dos dados fisiológicos também demonstram que os efeitos do canto religioso são distintos daqueles do canto não religioso e descartam outros fatores de confusão potenciais, incluindo diferenças devido ao processamento da linguagem ou atividade cardíaca. No geral, os achados implicam um caminho promissor para a aplicação clínica do canto religioso por meio do aconselhamento budista, a fim de facilitar a promoção do "desapego"1,11,12.
As limitações incluem que os dados de fMRI e EEG foram adquiridos de diferentes indivíduos13. Em segundo lugar, dada a considerável variação entre os sujeitos em relação à sua experiência de canto religioso 1,14, seria preferível que todos os indivíduos também tivessem sido submetidos a exames de ressonância magnética funcional. Nossa pesquisa futura terá como objetivo abordar essas limitações e explorar ainda mais os efeitos neurofisiológicos de diferentes práticas religiosas e meditativas.
Apesar dessas limitações, este protocolo é único na combinação de neuroimagem multimodal e ferramentas de medição fisiológica, incluindo dados de EEG, ECG e fMRI, para fornecer uma visão mais abrangente dos correlatos neurofisiológicos do canto religioso. Essa abordagem de neuroimagem multimodal permite uma compreensão mais profunda das práticas religiosas e meditativas, o que não seria possível usando métodos que dependem apenas de um único tipo de dados15,16.
Os autores declaram que não têm interesses financeiros concorrentes.
A pesquisa foi apoiada pela National Natural Science
Fundação da China (NSFC.61841704).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3.0 T Philips MRI scanner | Philips | 3.0T | MRI data acquisition device |
EEGLAB | Swartz Center for Computational Neuroscience | 13.6.5b | EEG analysis software |
Electroencephalogram (EEG) system | Electrical Geodesics, Inc. (EGI) | GES 200 | EEG acquisition device |
HRVAS | Ramshur, J. | Version 1 | Plug-in for EEGLAB to process ECG data |
HydroCel GSN 128 channels | Electrical Geodesics, Inc. (EGI) | GSN 130 | EEG cap |
iMac 27" | Apple | Version 10.8 | Running the Netstation software |
LabChart | ADInstruments | Version 8 | Physiological data acquisition software |
LIPSIA | Max-Planck-Institute for Human Cognitive and Brain Sciences | Version 2.2.7 | fMRI data analysis software |
Matlab | MathWorks | R2011a | EEGLAB is based on Matlab, statistical analysis tool for EEG data |
Netstation | Electrical Geodesics, Inc. (EGI) | Version 3 | EEG acquisition software |
PowerLab 8/35 | ADInstruments | PL3508 | Physiological data acquisition hardware |
SPSS | IBM | Version 27 | Statistical analysis tool for behavior and EEG ROI data |
Windows PC | Dell | Version 8 | Running the LabChart software |
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