В этой статье мы представляем протокол исследования нейрофизиологических коррелятов различных форм медитации, включая религиозное пение. Этот метод уникальным образом интегрирует результаты собственных векторов фМРТ для выбора области в анализе источника электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с использованием кластеризации k-средних. Результаты обеспечивают глубокое понимание нейронных процессов, участвующих в повторяющемся религиозном пении.
Этот протокол представляет собой мультимодальный нейровизуализационный подход для изучения потенциальной активности мозга, связанной с повторяющимся религиозным пением, широко распространенной формой тренировки ума как в восточной, так и в западной культурах. Электроэнцефалограмма высокой плотности (ЭЭГ) с превосходным временным разрешением позволяет фиксировать динамические изменения в активности мозга во время религиозного пения. С помощью методов локализации источников их можно отнести к различным альтернативным потенциальным источникам областей мозга. Двадцать практикующих религиозное пение были измерены с помощью ЭЭГ. Тем не менее, пространственное разрешение ЭЭГ менее точно, по сравнению с функциональной магнитно-резонансной томографией (фМРТ). Таким образом, один высококвалифицированный специалист прошел сеанс сканирования фМРТ, чтобы более точно определить исходную локализацию. Данные фМРТ помогли сориентировать выбор локализации источника ЭЭГ, что сделало расчет K-средних локализации источника ЭЭГ в группе из 20 практикующих врачей среднего уровня более точным и надежным. Этот метод расширил возможности ЭЭГ по идентификации областей мозга, специфически задействованных во время религиозного пения, в частности, кардинальную роль задней поясной коры (ПКК). PCC — это область мозга, связанная с концентрацией внимания и самореферентной обработкой. Эти мультимодальные нейровизуализационные и нейрофизиологические результаты показывают, что повторяющееся религиозное пение может вызывать меньшую центральность и более высокую мощность дельта-волн по сравнению с нерелигиозным пением и состоянием покоя. Комбинация анализа источников фМРТ и ЭЭГ обеспечивает более детальное понимание реакции мозга на повторяющиеся религиозные пения. Протокол вносит значительный вклад в исследования нейронных механизмов, задействованных в религиозных и медитативных практиках, которые в настоящее время становятся все более заметными. Результаты этого исследования могут иметь значительные последствия для разработки будущих методов нейробиоуправления и психологических вмешательств.
Религиозное пение, очень популярная практика в восточных культурах, часто сравнивается с молитвой в западных обществах. Несмотря на распространенность, научные исследования нейронных коррелятов религиозного пения остаются довольно ограниченными. В этом исследовании были использованы сложные мультимодальные методы электрофизиологической и нейровизуализации, чтобы восполнить этот пробел в знаниях и изучить нейронные ассоциации воспевания Будды Амитабхи, одной из самых распространенных и одной из старейших активно сохраняемых религиозных традиций 2,3. Повторяющиеся религиозные песнопения могут служить эффективной техникой в буддийском консультировании, помогающей успокоить ум от бурных мыслей и эмоций.
Учитывая высокое пространственное разрешение функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ), она может быть применена для преодоления ограничений традиционных исследований ЭЭГ4. Сочетая кластеризацию источников фМРТ и электроэнцефалограммы (ЭЭГ) с помощью анализа независимых компонент (ICA), исследование выявляет и группирует независимые компоненты активности мозга у участников. Этот метод представляет собой новую стратегию идентификации сигналов от смешанных источников ЭЭГ или разрозненных источников у участников, что было сложно из-за различий в анатомии мозга и размещении электродов.
Форма повторяющегося религиозного пения, которая была изучена с помощью этого протокола, включает в себя повторяющееся повторение имени Будды Амитабхи. Это также медитативная практика, которая, как сообщается, вызывает блаженные ощущения и трансцендентные переживания. Среди различных буддийских практик практика воспевания Будды Амитабха проста и легко доступна. Эта практика обещает перерождение в Чистой Земле всем тем, кто искренне призывает это имя, имеющее сходство с некоторыми традициями западной религии 1,3.
С помощью мультимодальной нейровизуализации это исследование направлено на обеспечение всестороннего понимания нейронных коррелятов повторяющихся религиозных песнопений. Протокол может внести свой вклад в бурно развивающуюся область исследований нейрофизиологических эффектов различных религиозных и медитативных практик.
В исследовании была выдвинута гипотеза о том, что повторяющиеся религиозные песнопения приведут к значительным изменениям сигналов в областях мозга, ответственных за процессы, связанные с самим собой. Более того, учитывая положительные эмоции, приписываемые Будде Амитабхе, мы предположили, что во время религиозного пения могут происходить эмоциональные сдвиги. Эти эффективные изменения, вероятно, совпадают с изменениями в периферических физиологических показателях, таких как вариации индексов многополосной вариабельности сердечного ритма (ВСР) и частоты дыхания5.
Перед началом эксперимента было получено этическое одобрение исследования от Университета Гонконга. Все участники подписали письменное согласие перед посещением экспериментов по ЭЭГ и фМРТ.
1. Отбор и подготовка участников
2. Сбор и анализ данных ЭЭГ
3. Сбор данных МРТ
4. Сбор физиологических данных
5. Анализ данных ЭЭГ
6. Анализ данных фМРТ
7. ЭКГ и анализ других физиологических данных
Результаты анализа фМРТ показали, что самая сильная разница в центральности собственного вектора между религиозным и нерелигиозным пением преимущественно находится в задней поясной коре (ПКК); см. Рисунок 1. Этот вывод был использован для оценки и валидации выбора независимой от ЭЭГ кластеризации компонентов, которая аналогичным образом проявляла кластер в окрестностях области PCC.
Рисунок 1: Мультимодальная нейровизуализация и электрофизиологические результаты. Картирование центральности собственного вектора, примененное на данных фМРТ, показало, что задняя поясная кора — это область мозга, в которой центральность мозга уменьшается больше всего во время религиозного пения по сравнению с нерелигиозным пением. Эта цифра была получена с разрешения Gao et al.1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Анализ кластеризации, не зависящей от ЭЭГ, дал семь различных кластеров ИК, каждый из которых соответствует источнику активности ЭЭГ. Примечательно, что один из этих кластеров был расположен в PCC, что согласуется с результатами фМРТ (см. Рисунок 2).
Рисунок 2: Анализ кластеризации независимых от ЭЭГ компонентов также показал кластер в PCC. Эта цифра была получена с разрешения Gao et al.1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Именно этот кластер впоследствии был выбран для углубленного анализа, в том числе спектрального. Односторонняя ANOVA выявила существенное основное влияние пения на мощность дельта-полосы частот (1-4 Гц, см. Рисунок 3 и Рисунок 4).
Рисунок 3: Односторонняя ANOVA выявила значительное основное влияние пения на мощность дельта-диапазона (1-4 Гц). Эта цифра была получена с разрешения Gao et al.1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Рисунок 4: Апостериорный анализ религиозных песнопений в сравнении с условиями нерелигиозного пения. Анализ показал, что религиозное пение индуцировало более высокую дельта-силу, чем условие нерелигиозного пения (p = 0,011). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Дальнейший апостериорный анализ показал значительно меньшую мощность ВСР во время религиозного пения по сравнению с состоянием без пения (см. Рисунок 5).
Рисунок 5: Апостериорный анализ состояния покоя без пения в сравнении с условиями религиозного пения. Анализ показал, что по сравнению с отсутствием воспевания, религиозное пение индуцировало меньшую общую мощность ВСР, меньшую абсолютную высокочастотную мощность и меньшую абсолютную сверхнизкочастотную мощность. Эта цифра была получена с разрешения Gao et al.1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этой цифры.
Полученные данные показывают, что по сравнению с нерелигиозным пением наблюдается снижение центральности собственного вектора в PCC, что, вероятно, обусловлено региональным всплеском эндогенных дельта-колебаний. Эти функциональные изменения не зависят от периферической сердечной или дыхательной деятельности и не вызваны имплицитной обработкой языка. Напротив, они, по-видимому, связаны с переживаниями трансцендентального блаженства и снижением эгоцентричного познания.
Дополнительный файл 1: Конвейер обработки данных 1. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Дополнительный файл 2: Конвейер обработки данных 2. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.
Несмотря на то, что используемая 128-канальная система ЭЭГ была системой ЭЭГ высокой плотности, пространственное разрешение ЭЭГ остается относительно низким по сравнению с фМРТ, и этот недостаток также влияет на точность локализации источника ЭЭГ, особенно когда возможны кандидаты в несколько областей мозга. Таким образом, более глубокое и высокое пространственное разрешение МРТ может значительно повысить пространственнуюточность анализа источника ЭЭГ и направить выбор наиболее важных кластеров для дальнейшего анализа. В настоящем протоколе используются мультимодальные инструменты нейровизуализации, включая методы сбора и анализа данных ЭЭГ, ЭКГ и фМРТ. Она демонстрирует комплексный подход к изучению нейрофизиологических коррелятов религиозного пения и, возможно, других форм тренировки ума. Важнейшим этапом в протоколе является применение результатов фМРТ при анализе источника ЭЭГ. Качество полученных данных ЭЭГ остается решающим для последующего анализа и интерпретации результатов. Использование кластеризации ICA и k-средних при анализе данных ЭЭГ в сочетании с результатами фМРТ позволяет получить более детальное понимание данных 7,8. Наблюдаемая модуляция мощности дельта-диапазона во время религиозного пения согласуется с литературным предположением, что дельта-ритмы могут регулировать поведение через синхронизацию нейронной активности. Дельта-волна может способствовать сфокусированному вниманию и потенциальному снижению самореферентного мышления, связанного с сетью пассивного режима. Эта повышенная дельта-активность, свидетельствующая о глубоких восстановительных состояниях, может лежать в основе терапевтических эффектов пения за счет усиления когнитивных и эмоциональных процессов.
Результаты этого исследования подчеркивают значительное увеличение мощности дельта-диапазона во время религиозного пения по сравнению с нерелигиозным пением. Результаты фМРТ указывают на сильное снижение центральности в областях мозга, связанных ссамообработкой10 во время религиозного пения. Результаты физиологических данных также демонстрируют, что эффекты религиозного пения отличаются от эффектов нерелигиозного пения и исключают другие потенциальные искажающие факторы, включая различия из-за обработки речи или сердечной деятельности. В целом, полученные результаты указывают на многообещающий путь к клиническому применению религиозного пения через буддийское консультирование с целью содействия развитию «непривязанности»1,11,12.
Ограничения включают в себя то, что данные фМРТ и ЭЭГ были получены от разных субъектов13. Во-вторых, учитывая значительные различия между испытуемыми в отношенииих опыта религиозного пения1,14, было бы предпочтительно, если бы все испытуемые также прошли сканирование с помощью фМРТ. Наши будущие исследования будут направлены на устранение этих ограничений и дальнейшее изучение нейрофизиологических эффектов различных религиозных и медитативных практик.
Несмотря на эти ограничения, этот протокол уникален тем, что сочетает в себе мультимодальные нейровизуализационные и физиологические измерительные инструменты, включая данные ЭЭГ, ЭКГ и фМРТ, чтобы обеспечить более полное представление о нейрофизиологических коррелятах религиозного пения. Этот мультимодальный подход к нейровизуализации позволяет глубже понять религиозные и медитативные практики, что было бы невозможно при использовании методов, основанных исключительно на одном типеданных.
Авторы заявляют, что у них нет конкурирующих финансовых интересов.
Исследование проводилось при поддержке Национального института естественных наук
Основание Китая (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 |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеСмотреть дополнительные статьи
This article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены