Сканирование мозга буддийских монахов показало, как медитация меняет сознание

Фото из открытых источников

Недавнее исследование показало, что разные стили медитации вызывают отчетливые, измеримые изменения фонового шума и структурной сложности мозговых волн человека. Сканируя мозг опытных буддийских монахов, исследователи продемонстрировали, что медитативные состояния делают мозговую активность более гибкой и менее привязанной к прошлым паттернам. Эти результаты были опубликованы в журнале Neuroscience of Consciousness.

Медитация включает в себя множество умственных стратегий, направленных на направление внимания и развитие физического и психического благополучия. За прошедшие годы методы нейровизуализации помогли составить карту конкретных областей мозга, которые активируются во время этих практик. Исследователи до сих пор пытаются понять точные физические механизмы, которые позволяют этим психическим состояниям изменять человеческое сознание.

Аннализа Паскарелла из Национального исследовательского совета Италии возглавила группу, изучавшую мозговую активность опытных медитаторов. Целью группы было измерение математических понятий, таких как критичность и сложность, в человеческом мозге. Критичность описывает систему, идеально находящуюся на границе между строгим порядком и полным хаосом.

Считается, что мозг, работающий вблизи этой критической точки, обладает высокой эффективностью, балансируя между стабильностью и гибкостью, необходимой для обработки новой информации. Сложность относится к тому, насколько богаты, разнообразны и непредсказуемы сигналы мозга во времени. Высокосложные сигналы мозга часто соответствуют богатым и разнообразным состояниям сознания.

Предыдущие исследования медитации дали противоречивые результаты в отношении этих конкретных математических показателей. Во многих прошлых экспериментах все стили медитации были объединены в одну группу или использовались инструменты, которые не могли отслеживать очень быстрые изменения в мозге. Паскарелла и ее коллеги попытались исправить это, сравнив две различные формы медитации с использованием высокочувствительного оборудования.

Исследовательская группа набрала двенадцать профессиональных монахов из буддийского монастыря в Италии. Эти участники прошли обширную подготовку по ментальной практике и имели в среднем более пятнадцати тысяч часов опыта медитации. Исследователи сосредоточились на двух конкретных техниках, известных как Саматха и Випассана.

Саматха — это форма медитации сфокусированного внимания, при которой практикующий полностью концентрируется на одном объекте, например, на собственном дыхании. Випассана — это техника открытого наблюдения, которая служит другой цели. В випассане практикующий поддерживает широкое осознание любых мимолетных мыслей или ощущений, не оценивая и не сосредотачиваясь на каком-либо одном объекте.

Чтобы увидеть, что происходит в головах участников исследования, исследователи использовали магнитоэнцефалографию. Эта технология измеряет крошечные магнитные поля, создаваемые электрической активностью в мозге. Магнитоэнцефалография обеспечивает высокоточное отображение временной шкалы мозговой активности, фиксируя быстрые изменения, которые могут быть упущены при использовании других методов сканирования.

Монахи сидели в сканере с закрытыми глазами и выполняли шестиминутные блоки медитации Саматха и Випассана. Между сеансами медитации они также спокойно отдыхали в течение трехминутных интервалов. Это позволило исследователям сравнить состояние покоя мозга с его активными медитативными состояниями.

При анализе данных команда внимательно изучила различные типы мозговых волн. Мозговые волны представляют собой ритмичные электрические импульсы, но мозг также производит постоянный поток фонового электрического шума. В прошлом ученым иногда было сложно отделить ритмичные волны от этого неритмичного фонового шума.

Этот фоновый шум часто описывается математически как апериодический наклон. Считается, что крутизна этого наклона отражает баланс между клетками мозга, которые стимулируют активность, и теми, которые её подавляют. Паскарелла и её команда использовали передовое программное обеспечение, чтобы удалить этот фоновый шум и сосредоточиться исключительно на ритмичных мозговых волнах.

Результаты этого разделения оказались неожиданными. До удаления фонового шума выяснилось, что высокочастотные мозговые волны, известные как гамма-волны, усиливались во время медитации. Это соответствовало данным многих более ранних исследований о работе мозга в состоянии медитации.

Однако, после исключения непериодического фонового шума, фактическая частота ритмических гамма-волн снизилась во время обоих типов медитации. Исследователи пришли к выводу, что ранее отмеченное увеличение, вероятно, было иллюзией, вызванной изменением общего фонового шума мозга, а не истинным увеличением ритмической гамма-активности. Крутизна кривой фонового шума сгладилась, что указывает на более высокое соотношение нейронного возбуждения и торможения.

Снижение уровня истинных гамма-волн может отражать успокоение нейронных сетей, которые обычно обрабатывают внешние отвлекающие факторы. Исследователи заметили это снижение главным образом в таких областях, как лобные и теменные доли, которые отвечают за внимание и физические движения. Снижение ритмической активности в этих областях может означать, что мозг переходит от активного умственного вовлечения к состоянию интегрированного осознания.

Изменения, наблюдаемые во время медитации, были соотнесены с конкретными нейронными сетями в головном мозге. Исследователи отметили сильное воздействие на систему, обычно активную, когда ум блуждает или мечтает. Изменение активности в этой сети, вероятно, позволяет опытным медитирующим заглушать внутренний диалог и сохранять концентрацию.

Помимо частотных характеристик волн, исследователи изучили сложность мозговых сигналов. Они применили несколько математических тестов, чтобы определить, насколько часто повторяется мозговой сигнал. Они обнаружили, что мозговая активность становится гораздо более сложной и менее предсказуемой во время медитации Саматха и Випассана по сравнению с состоянием покоя.

Они также измерили, насколько тесно текущий мозговой сигнал связан с прошлыми мозговыми сигналами — понятие, известное как временная корреляция. Во время обоих типов медитации эти временные корреляции снижались. Это означает, что активность мозга стала менее ограничена недавним прошлым, создавая более адаптивную и гибкую ментальную среду.

Исследователи также изучали, влияет ли общее количество часов практики монаха за всю жизнь на структуру его мозга. Они обнаружили тенденцию, указывающую на то, что у наиболее опытных монахов динамика работы мозга во время медитации была очень похожа на динамику в состоянии покоя. Это говорит о том, что тысячи часов практики могут навсегда изменить базовое поведение мозга в состоянии покоя.

Чтобы проверить, насколько надежно эти математические характеристики могут идентифицировать медитативное состояние, исследователи применили машинное обучение. Они обучили компьютерный алгоритм анализировать все данные о мозге и определять, находится ли участник в состоянии покоя или в медитации. Алгоритм успешно определил правильное состояние мозга с высокой степенью точности.

Алгоритм оценил снижение временных корреляций как наиболее полезный признак для различения медитирующего мозга от мозга в состоянии покоя. Это говорит о том, что освобождение мозга от прежних структурных паттернов является определяющей чертой продвинутой медитации. Компьютерная программа также подтвердила, что эти изменения широко распространены по внешним слоям мозга.

Команда также измерила расстояние мозга от критической точки перехода между порядком и хаосом. Они обнаружили заметную разницу между двумя стилями медитации по этому показателю. Во время випассаны мозг приблизился к этой критической границе.

Напротив, медитация Саматха не приближала мозг к этой критической точке. Исследователи предполагают, что это отражает различные когнитивные цели двух практик. Випассана требует открытого, высокочувствительного осознания настоящего момента, что соответствует гибкой природе критического состояния.

Саматха требует глубокой, устойчивой концентрации, что может потребовать от мозга постоянного пребывания в более упорядоченном состоянии. Эти данные показывают, что мозг адаптирует свои основные правила работы к специфическим требованиям различных созерцательных практик. Различные стили медитации физически изменяют отношение мозга к порядку и хаосу уникальным образом.

Авторы исследования признают некоторые ограничения своей работы. Выборка участников была небольшой, что является распространенной проблемой при изучении людей, прошедших тысячи часов высокоспециализированной подготовки. Результаты не показали статистически значимой корреляции для некоторых возрастных показателей после применения математических поправок.

Кроме того, в исследовании отсутствовала контрольная группа людей без опыта медитации. Это затрудняет определение того, являются ли наблюдаемые изменения в мозге уникальными для экспертов или они также могут происходить и у новичков. Исследователи надеются восполнить эти пробелы в будущих экспериментах с более крупными и разнообразными группами людей.

Дальнейшие исследования, вероятно, будут включать создание компьютерных моделей для имитации этих точных состояний мозга. Команда предполагает, что изучение других определений хаоса может дать еще более глубокое понимание человеческого сознания. Такая работа в конечном итоге может помочь медицинским специалистам адаптировать конкретные методы медитации для лечения различных психологических состояний.