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静息态功能连接与正念
本文综合了正念与大脑网络静息态fMRI功能连接性之间的关系。正念的特点是当下的觉察和体验的接受,并依赖于注意力控制、自我觉察和情绪调节。我们整合了功能连接性研究与(1)特质正念和(2)正念冥想干预。正念与默认模式(DMN)、额顶网络(FPN)和突显网络(SN)的功能连接性有关。具体来说,正念介导的功能连接性变化包括:   (1)后扣带皮层(属于DMN)和背外侧前额叶皮层(属于FPN)之间的连接增加,这可能与注意力控制有关;
(2)楔叶与突显网络(SN)之间的连接减少,这可能与自我觉察有关;
(3) 前喙扣带皮质与背内侧前额叶皮层(属于DMN)之间的连接增加,而前喙扣带皮质与杏仁核区域之间的连接减少,这两者都可能与情绪调节有关。     (4) 背侧前扣带皮层(属于SN)与前部岛叶(属于SN)之间的连接增加,这可能与缓解疼痛有关。尽管正念还需要进一步的研究,但正念的神经标志正在浮现。本文发表在Neuroscience and Biobehavioral Reviews杂志。(可添加微信号siyingyxf或18983979082获取原文,另思影提供免费文献下载服务,如需要也可添加此微信号入群,原文也会在群里发布)。
关键词:       正念冥想静息态fMRI功能连接 默认模式网络突显网络额顶网络注意力控制情绪调节自我觉察后扣带皮层前扣带皮层楔叶基于正念的压力减少(MBSR)
本文亮点:
·正念减少了默认模式网络和额顶网络的连接。
·注意力控制与后扣带皮层和背外侧前额叶皮层的耦合有关。
·自我觉察与楔叶和突显网络之间的连接减少有关。
·正念中的情绪调节方面与皮质-边缘调节有关。
·缓解疼痛与背侧前扣带和突显网络的耦合有关。
缩写词: ACC=anterior cingulate cortex - 前扣带皮层
ADHD=attention-deficit/hyperactivity disorder - 注意缺陷/多动障碍aINS=anterior insula - 前部岛叶
ATN=attentional network - 注意网络
CAMS-R=Cognitive and Affective Mindfulness Scale Revised - 修订版认知与情感正念量表
CEN=central executive network - 中央执行网络
dACC=dorsal anterior cingulate cortex - 背侧前扣带皮层
DAN=dorsal attention network - 背侧注意网络
DCM=dynamic causal modelling - 动态因果建模
dlPFC=dorsolateral prefrontal cortex - 背外侧前额叶皮层
DMN=default mode network - 默认模式网络
dmPFC=dorsomedial prefrontal cortex - 背内侧前额叶皮层
FA=focused attention - 聚焦注意力
FEF=frontal eye field - 额眼区
FFQM=Five Facet Mindfulness Questionnaire - 五面正念问卷
FMI=Freiburg Mindfulness Inventory - 弗莱堡正念清单
FPN=bilateral frontoparietal network - 双侧前额顶叶网络
HEP=health enhancement program - 健康增强计划
ICA=independent component analysis - 独立成分分析
IFG=inferior frontal gyrus - 额下回
IL-6=Interleukin-6 - 白细胞介素-6
IPL=inferior parietal lobule - 顶下小叶
IPS=inferior parietal sulcus - 顶下沟
KIMS=Kentucky Inventory of Mindfulness Skills - 肯塔基正念技能清单
MAAS=Mindful Attention and Awareness Scale - 正念注意和觉察量表
MBET=mindfulness-based exposure therapy - 基于正念的暴露治疗
MBSR=mindfulness-based stress reduction - 基于正念的压力减少
MDD=major depressive disorder - 重度抑郁障碍
MFG=middle frontal gyrus -额中回
mPFC=medial prefrontal cortex - 内侧前额叶皮层
OM=open monitoring - 开放监测
PCC=posterior cingulate cortex - 后扣带皮层
PCGT=present-centered group therapy - 当下中心团体治疗
PFC=prefrontal cortex - 前额叶皮层
pgACC=pregenual anterior cingulate cortex - 前膝前扣带回皮层
PHLMS=Philadelphia Mindfulness Scale - 费城正念量表
PMC=premotor cortex - 前运动皮层
PTSD=post-traumatic stress disorder - 创伤后应激障碍
rACC=rostral anterior cingulate cortex - 前喙扣带皮层
ROI=region of interest - 感兴趣区域
rsFC=resting-state functional connectivity - 静息态功能连接
sgACC=subgenual anterior cingulate cortex - 亚属前扣带皮层SMA=supplementary motor area - 辅助运动区
SMQ=Southampton Mindfulness Questionnaire - 南安普敦正念问卷
SMS=State Mindfulness Scale - 状态正念量表
SN=salience network - 突显网络
STG=superior temporal gyrus - 颞上回
TMS=Toronto Mindfulness Scale - 多伦多正念量表
TPJ=temporoparietal junction - 颞顶联合区
VAN=ventral attention network - 腹侧注意网络
vlPFC=ventrolateral prefrontal cortex - 腹外侧前额叶皮层
vmPFC=ventromedial prefrontal cortex - 腹内侧前额叶皮层
1.正念研究简介
1.1. 定义正念
正念是一个核心特点为保持当下觉察和接受心理体验的结构。这个术语可以用来描述能力、过程或训练,并最初来源于佛教冥想(Van Dam等,2018)。的确,正念冥想根植于佛教的Bhāvanā传统,来自Pali(古代佛教的礼拜语言):培养和提高核心的心智能力(Sugunasiri,2008)。在Pali中,Sati这个词被采纳并在西方文化中被翻译为正念(Sharf,2014)。尽管正念主要基于佛教的冥想传统,但其他宗教、精神和哲学传统中也发展了相关形式的冥想。根据一个最近的基于神经科学的模型,正念冥想包括自我调节的各种方面,包括注意力控制、情绪调节和与自我相关的觉察(Tang等,2015)。正念冥想被描述为包括一系列不同的心智实践,这些实践跨越了一个从聚焦注意力(FA)的范围,其特点是在实践期间注意力系统地、反复地指向一个特定的心智对象或本体感知体验,到开放监测(OM),其定义为对当下过程(如思想、情感、身体感觉)的元觉察,而不是系统地、反复地将注意力集中在任何特定的注意对象上(Lutz等,2015)。正念冥想实践可能主要是FA或OM,或者同时具有FA和OM的特点。此外,OM实践可能导致非二元意识,或自我消解,如藏传佛教经文中所称的Dzogchen或“大完美”(R. Bauer,2019)。这种冥想实践是无对象的,与以对象为中心的FA相对,由意识觉察的状态组成。关于正念的神经科学研究包括正念冥想训练和“特质正念”或正念能力的研究。
1.2. 特质正念
特质正念指的是固有的正念能力,即个体固有的正念性格特质水平。特质正念表现出个体间的变异性,通常使用自评问卷进行评估,如五面正念问卷(FFMQ; Baer等,2008)、弗莱堡正念清单(FMI; Walach等,2006)、正念注意和觉察量表(MAAS; MacKillop和Anderson,2007)、肯塔基正念技能清单(KIMS; Baer等,2004)、多伦多正念量表(TMS; Lau等,2006)、修订版认知与情感正念量表(CAMS-R; Feldman等,2007)、费城正念量表(PHLMS; Cardaciotto等,2008)和南安普敦正念问卷(SMQ; Chadwick等,2008)。一些特质正念量表只关注正念的一个方面。例如,MAAS关注正念的注意方面(MacKillop和Anderson,2007)。其他问卷将特质正念量化为多面结构。例如,广泛使用的FFMQ将特质正念测量为五个与正念相关的子量表中总结的各种能力:观察(包含诸如“我注意到事物的气味和香气”之类的项目)、描述(“我擅长找到描述我的感觉的词”)、行动-觉察(“我发现自己在做事情时没有注意”;反向计分)、非评判性内部体验(“当我有不合逻辑的想法时,我不赞成自己”;反向计分)和非反应性(“我感知我的感觉和情绪,而不需要对它们做出反应”;Baer等,2008)。
评论和元分析综合总结了特质正念与其与心理和行为特征的关系(Keng等,2011,Mesmer-Magnus等,2017,Sala等,2019)。如Keng等(2011)所述,特质正念已被证明与心理健康的各个方面相关,包括增加的主观幸福感、减少的心理症状和情绪反应性,以及改善的行为调节(Keng等,2011)。根据对270个独立研究进行的定量元分析(Mesmer-Magnus等,2017),特质正念与自信、心理健康、情绪调节和生活满意度正相关;相反,它与感知的生活压力、负面情绪、焦虑和抑郁症负相关。在专业领域,特质正念被发现与工作满意度、绩效和人际关系正相关,同时也与减少的职业倦怠和工作撤退相关(Mesmer-Magnus等,2017)。总体而言,这些结果表明特质正念与广泛的健康相关益处有关,以及与整体“更健康”的生活方式有关。
1.3. 正念训练
正念研究还包括对完成正念训练课程的个体的研究。1979年,Jon Kabat-Zinn博士推出了基于正念的压力减少(MBSR)课程,这是一个正念训练课程,已经成为临床环境中最广泛应用的正念训练方法之一(Kabat-Zinn,2003)。这个为期8周的课程旨在减少压力,最初是为了帮助慢性疼痛患者改善与疼痛管理相关的自我调节方面(Kabat-Zinn,1982)。MBSR包括各种正念训练技巧。这些技巧包括正念的“身体扫描”实践,涉及系统地将注意力集中在身体的不同部位,并培养对这些部位的觉察。在身体扫描实践中,实践者可能开始注意脚趾的感觉,然后向头部区域移动,整个注意扫描过程中都会经过并觉察各个区域。MBSR实践者还在呼吸和其他感知(包括触觉接触区域[例如,身体与地板接触]、视觉对象、重复的发声或低声发音[有时称为曼特拉])以及包括瑜伽体位在内的正念运动实践中进行训练。自20世纪90年代末以来,MBSR训练课程以及更广泛的正念训练已经取得了相当大的发展,发表的学术论文数量呈指数增长,这些论文主要研究了这些实践和课程的主要心理和身体健康相关结果。
事实上,正念日益受欢迎的一个主要原因是越来越多的证据表明,它对心理和身体健康在临床和非临床环境中都有非药物治疗的影响。从这个意义上说,正念实践已经与健康人群中的认知过程(Chiesa等,2011,Gallant,2016,Malinowski,2013)、压力管理(Chiesa和Serretti,2009)、社会认知(Campos等,2019,Tan等,2014)和整体幸福感(Campanella等,2014,Howell等,2008,Smith等,2015)的改善相关联。在临床上,已经证明正念可以减少各种疾病的症状严重程度,包括焦虑(Hofmann等,2010)、创伤后应激障碍(PTSD; Boyd等,2018)、注意力缺陷/多动障碍(ADHD; Poissant等,2019)、饮食障碍(Wanden-Berghe等,2011)、物质使用障碍(Priddy等,2018)和重性抑郁障碍(MDD; Hofmann等,2010; Piet和Hougaard,2011)。
1.4. 正念与神经科学
神经科学承诺为正念的健康相关效应提供一个生物学上的机械模型。正念的神经科学已经反映了对正念的广泛兴趣,并在近年来有了相当大的增长。正念冥想的神经科学研究已经在认知和临床神经科学等多个领域发表(Hofmann et al., 2010, Kuyken et al., 2019, Kuyken et al., 2015, Piet and Hougaard, 2011)。
关于特质正念和正念训练的神经影像学的评论和元分析仍然很少,大多数都集中在长期实践者或初学者在短期冥想训练计划后冥想实践期间观察到的激活上。例如,Fox及其同事使用了一种激活可能性估计(ALE)方法,该方法包括25项研究,以确定与冥想相关的大脑区域的活动(Fox et al., 2016)。作者认为,不同形式的冥想的效果之间的差异可能大于它们的相似性,并在他们的元分析中,根据所研究的实践类型将PET和功能MRI(fMRI)神经影像学结果分开:聚焦注意力(FA)、开放监测(OM)、曼特拉诵读(包括超越冥想;重复声音、单词或句子,被认为可以提高注意力)和慈爱冥想(培养对自己和他人的同情和爱的冥想实践)。主要的FA冥想技术与左辅助运动区(SMA; Brodmann Area (BA) 6)和背侧前扣带皮层(dACC; BA 24)的增加激活有关,相反,与内侧后扣带皮层(PCC; BA 30)和左顶下小叶(IPL; BA 39)的去活化有关。OM实践与SMA(BA 6)、dACC/ SMA(BA 32/6)、左中/前部岛叶皮层(BA 13)、左额下回(IFG; BA 44/45)和左SMA(BA 6)的增加激活有关。相反,丘脑中的右侧脉络与OM实践者的去活化有关。然而,正如Fox和他的同事所强调的,与他们的元分析相关的一个关键问题是,研究设计和冥想实践经验在各个研究中都有很大的不同,从平均4年的经验到40年(Fox et al., 2016)。这种变异性可能影响了报告的结果,这些结果可能与冥想者的“特质”和/或生活方式差异有关。
随后的一项对21项研究的元分析部分解决了这个问题,通过根据实践者的经验水平(专家冥想者 vs. 初学者参与者;Falcone和Jerram, 2018)来分离fMRI结果。当在正念冥想状态与基线对照条件之间对比神经激活时,ALE方法突显出在正念冥想状态下,无论是专家还是初学者的正念实践者,前额叶皮层、前喙扣带皮层(rACC)和岛叶都有增加的激活。初学者还表现出岛叶的活动增加,而专家实践者在内侧前额回(包含SMA)和苍白球中表现出活动增加。
总的来说,这些结果表明,聚焦注意力(FA)和开放监测(OM)冥想都与前额叶区域的活动增加模式有关,特别是SMA和rACC;此外,还有岛叶区域,位于大脑侧裂的深部(Uddin et al., 2017)。
聚焦注意力(FA)冥想特别与后扣带皮层(PCC)的去活化有关(Falcone和Jerram, 2018, Fox et al., 2016),而开放监测(OM)冥想与皮层下区域的去活化有关,特别是脉络丛和丘脑(Fox et al., 2016)。此外,更多的冥想经验与内侧前额区域的激活增加有关,而初学者在岛叶中表现出激活增加(Falcone和Jerram, 2018)。总的来说,尽管它们显示出不同的模式,但专注于正念的神经相关性的元分析仍然困难。事实上,由于数据获取的异质性,大量的文章被排除(n = 53;Fox et al., 2016)。
Hölzel等人之前提出的正念概念模型建议,前扣带皮层、岛叶、颞顶联合区、前额-边缘网络和任务负性默认模式网络(DMN)中的神经可塑性变化与正念介导的增强自我调节有关,具体包括注意力调节、身体意识、情绪调节和对自我的观点的改变(Hölzel et al., 2011)。Vago和Silbersweig提出的另一个模型将正念与假设的神经生物学解释联系起来,即:正念被描述为导致增加自我意识、自我调节和自我超越的心智训练(“S-ART模型”;(Vago和Silbersweig, 2012)。根据S-ART模型,正念促进了超越自我焦点并具有亲社会特征的意识的发展。这个模型依赖于神经生物学基质,包括任务正性网络关注自我(实践性体验自我;体验性现象自我)、任务负性网络DMN和认知控制网络,与神经科学发现直接或间接地与正念相关,以便为未来的正念研究提供信息。
根据Vago和Silbersweig以及Hölzel等人的这些先前模型,当前的评论直接研究了文献中之前描述的关键皮层区域的正念介导的功能连接调节,包括:前部和后部扣带皮层、岛叶区域(Falcone和Jerram, 2018, Fox et al., 2016, Hölzel et al., 2011),以及静息态大脑网络(Hölzel et al., 2011, Vago和Silbersweig, 2012)。正如文献中之前描述的,这篇评论证实了这些关键区域在正念方面的重要作用。这篇评论基于Tang等人的正念改善自我调节的支柱概念模型 - 注意力控制、情绪调节和与自我相关的意识 - (Tang et al., 2015)来定义一个基于静息态功能连接(rsFC)的正念神经生物学框架。当前的评论为正念相关的心智能力和功能连接的调节提供了一种机械性的解释和联系。
1.5. 大脑网络与正念
几个静息态网络已经与正念相关的功能连接调节最为一致地关联起来,包括网络内部和跨网络。值得注意的是,Uddin及其同事(Uddin et al., 2019)提出了六个大规模网络,用解剖学术语来称呼:视觉、体感运动、注意、控制、突显(SN)和默认模式网络(DMN)。他们的认知领域术语分别是:视觉、体感运动、注意、控制、突显(SN)和默认模式网络(DMN)。正念主要与DMN、侧前额顶叶网络(FPN)和SN中的功能变化有关。
在这篇评论中,我们首先提供了主要网络节点的解剖学描述;接下来,描述每个网络与认知和功能的关系,然后描述这些网络及其与正念的关系;最后,评论讨论了网络之间的相互作用以及这些相互作用与正念的关系。
默认模式网络(DMN)(Greicius et al., 2003, Raichle et al., 2001)主要由双侧内侧前额叶皮层(mPFC)、后扣带皮层(PCC)、前扣带回和内侧颞叶区域组成(Greicius et al., 2009)。PCC和mPFC通常被用作评估DMN的事先定义的种子区域。重要的是,一个大的皮层区域涉及到DMN的任务负性功能连接:后部中央皮层(PMC)。值得注意的是,这个区域由高度功能性和结构性异质的子区域组成。具体来说,它包括上述的后扣带皮层(PCC)、压后皮层和前扣带回(Bzdok et al., 2015)。值得注意的是,PCC本身是一个高度分割和异质的关联皮层区域,在其腹侧和背侧区域具有不同的细胞结构、功能和结构特性(Bzdok et al., 2015, Leech and Smallwood, 2019, Scheperjans et al., 2008)。DMN通常在需要注意的任务中被停用,DMN的活动与自我参照和社交过程、回顾和预测记忆以及走神有关(Andrews-Hanna, 2012, Poerio et al., 2017)。DMN的活动和功能连接的异常与精神障碍有关,包括重度抑郁障碍(Hamilton et al., 2015, Sambataro et al., 2014, Wise et al., 2017)。正念冥想训练已经显示可以降低DMN的活动(Brewer et al., 2011, Garrison et al., 2015)。这可能是因为与DMN相关的过程,包括走神和自我反思,与正念的当下意识成分在概念上是相反的(Brewer et al., 2011)。
侧前额顶叶网络(FPN)的活动和连接性与认知控制有关。侧FPN,本文中称为FPN,包括双侧背外侧前额叶皮层(dlPFC)、前运动皮层(PMC)、下顶沟(IPS)和下顶小叶(IPL)以及前喙前额叶皮层(rlPFC)。dlPFC通常被用作静息态功能连接分析中的事先定义种子区域,以量化与FPN相关的效应(Dixon et al., 2018)。FPN通常被认为参与认知控制,包括监控和处理感知、内感和认知信息(Dixon et al., 2018)。更准确地说,FPN可以进一步分为两个相对功能性独立的子系统。FPN的一个子系统涉及包括dlPFC和PMC的区域,并与DMN更紧密地沟通。这个子系统被称为FPNA。另一个子系统,称为FPNB,包括其他区域,如IPS,并与注意网络更紧密地沟通。FPNA子系统被认为参与内向注意和内感过程,而FPNB子系统被认为参与外部注意(Dixon et al., 2018, Vincent et al., 2008)。值得注意的是,rlPFC(BA 10)被认为在内部和外部注意之间切换的过程中起到了作用(Burgess et al., 2007)。从这个意义上说,这将是一个非常有价值的属性,因为正念经常旨在将人们的注意力从内部自我为中心的认知过程(例如,过去和未来的思考,包括担忧和沉思)转向其他过程(例如,身体感觉)。重要的是,rlPFC还被证明可以整合多种认知过程以实现行为目标(Ramnani and Owen, 2004)。综合这些信息,假设rlPFC是一个灵活的中心,根据正在进行的任务需求促进适应性功能连接和网络之间的切换(Cole et al., 2013, Desrochers et al., 2015, Gilbert et al., 2005)。因此,rlPFC被认为是认知控制的核心组成部分。总的来说,FPN区域已被证明参与通过整合自下而上的感知来维持注意力(Ptak, 2012)。考虑到这一点,并考虑到所有这些,FPN有时被认为是促进与环境的正念当下互动(Hasenkamp et al., 2012, Kajimura et al., 2020, Taren et al., 2017, Vago and Zeidan, 2016)。未来的正念神经科学研究应该评估rlPFC,特别是在基于种子的研究中。这将明确rlPFC在正念中的作用,特别是关于注意控制。
突显网络(SN)的活动和连接性在显著性处理中起到了关键作用,即处理那些从其环境中脱颖而出的元素(Uddin, 2015)。突显网络主要由双侧前部岛叶(aINS)和背侧前扣带皮层(dACC)组成,这些经常被用作种子的方法的种子,此外还包括其他的亚皮层和边缘结构,如杏仁核(Seeley et al., 2007)。前部岛叶从大脑的其他部分接收内感和外部感觉信息,并已被证明作为行为相关信息的探测器(Menon and Uddin, 2010)。背侧前扣带皮层涉及到响应选择和冲突监控(Ide et al., 2013, Menon, 2015)。有研究提出,岛叶和背侧前扣带皮层的突显网络节点在静息态下作为默认模式网络(DMN)和双侧前额顶叶网络(FPN)之间的“开关”,其中DMN在个体不进行认知要求任务时被激活,而FPN在进行认知挑战任务时被激活(Sridharan et al., 2008)。使用动态因果建模(DCM)已经展示了突显网络在与默认模式网络和双侧前额顶叶网络的关系中的切换性质(Goulden et al., 2014)。突显网络的这种切换作用被认为与正念有关,即通过突显网络有利于双侧前额顶叶网络活动而不是默认模式网络活动作为正念的结果(Doll et al., 2015)。事实上,快速切换被认为在正念中是重要的,以将注意力重新聚焦到当下的意识而不是走神。已观察到突显网络参与走神的意识(Hasenkamp et al., 2012)。
与突显网络节点的这种切换作用和正念有关,Hasenkamp及其同事提出了一个基于神经科学的模型,描述了正念冥想是如何在四种不同的状态之间不断循环的,这些状态由特定的大脑网络支持:(1)由默认模式网络介导的走神;(2)由突显网络介导的走神的意识;以及(3)注意力的转移:和(4)持续的注意力都涉及注意子网络(Hasenkamp et al., 2012)。这个模型意味着在正念期间,三个主要网络之间会有持续的互动,并在聚焦的注意力和走神之间循环。通过功能连接分析,可以进一步了解这些网络在正念方面的关系。
为了观察正念介导的这些大脑网络之间的连接性变化,下面描述的研究使用了两种主要方法:基于种子的方法或独立成分分析(ICA)方法。基于种子的方法是一种基于模型的方法。基于种子的功能连接计算了一个预先定义的感兴趣区域(ROI)称为“种子”与其他目标区域的时间序列之间的相关性,这可能包括整个大脑的所有体素(Biswal et al., 1995)。种子和目标区域之间的更大相关性被认为表明这些区域之间有更强的功能交互。上面提到的网络的相关解剖节点被用作种子。相反,ICA方法(Bell and Sejnowski, 1995, Calhoun et al., 2001)是一种全脑无模型方法,为量化功能连接提供了一种更加数据驱动和整体的方法。ICA是一种计算方法,它将整个大脑的BOLD fMRI信号时间序列分解为在空间和时间上独立的成分。它基于将噪声与被认为在静息态下表征功能通信区域的低频神经波动(<0.1 Hz)分离开来(Venkataraman et al., 2009)。尽管它们存在差异,但这里描述的基于种子和ICA的功能连接方法通常提供了在研究中复制的互补信息。在这种背景下,基于种子的方法关注与其他解剖区域相关的网络中相关节点的正念介导的功能连接性变化。已经实施ICA来评估正念相关的功能连接性变化的研究将网络特征描述为成分。基于种子和ICA的方法有助于理解正念介导的大脑网络内部和之间的变化。
通过使用ICA或基于种子的方法以及各种研究设计(表1),已经展示了正念冥想对上述描述的每个网络的影响,这将在后续部分中描述。
表1. 正念的静息态fMRI功能连接性研究。研究设计、正念特异性、rsFC方法以及每篇正念和rsFC文章的主要发现的总结。N = 参与者数量。
2.静息态功能磁共振成像功能连接与特质正念
正念研究包括与功能磁共振成像激活相关的特质正念研究。特质正念的研究包括与正念训练研究不同的研究设计。此外,正念训练和特质正念的研究报告了相比之下的不同激活模式(参见第3节 静息态功能磁共振成像功能连接与正念冥想训练)。从这个意义上说,有几项研究调查了与特质正念相关的rsFC波动(Lutz等人,2014)。需要进行更多的研究,以清晰地区分特质/特质正念的神经标志与正念训练的神经标志(参见第5.1节 正念研究中的异质性)。有人假设,那些更加正念的个体将展现与那些练习正念冥想的人相似的功能连接模式(Wheeler等人,2017)。
Bilevicius及其同事将冥想初学者的基于ICA的网络图与通过MAAS自评特质正念量表评估的自评特质正念进行了相关性分析(Bilevicius等人,2018)。较高的特质正念与突显网络(SN)成分与右侧楔叶、右侧前额顶叶网络(FPN)成分与左侧楔叶之间的功能连接减少,以及左侧FPN成分与双侧楔前叶之间的功能连接减少相关。值得注意的是,楔叶和楔前叶是默认模式网络(DMN)的节点。楔叶与视觉处理相关(Beason-Held等人,1998),并可能在内向注意中起作用(Benedek等人,2016;参见11.4小节关于这种逆推理的局限性)。值得注意的是,楔前叶与自我参照处理和走神广泛相关(Utevsky等人,2014)。在这种情境下,这些结果表明,特质正念与突显网络和FPNs与被认为参与走神过程的DMN区域之间的功能连接减少相关。在FPN以及DMN成分中,MAAS与右侧中额回(MFG)的功能连接呈正相关(Bilevicius等人,2018)。这些结果与MAAS的重点一致,即正念的注意方面。先前已经显示,右侧MFG参与从外部驱动的外源性刺激到内部聚焦的内源性刺激的注意重新定向,并被假设为连接腹侧注意网络(VAN)到背侧前额顶叶注意网络(DAN)的主要门户或“断路器”(Corbetta等人,2008;Japee等人,2015;Uddin等人,2019)。VAN是一个研究较少的网络,由颞顶联合区(TPJ)、顶下小叶和颞上回(IPL/STG)的部分,以及IFG/MFG的部分组成(Vossel等人,2014)。损伤研究确定了VAN在右半球的明显侧化(Bartolomeo和Seidel Malkinson,2019)。已经显示,VAN参与对不可预测的外部外源性刺激的注意定向(Vossel等人,2014)。相反,DAN包括额眼区(FEF)和包含顶下沟和顶上小叶(IPS/SPL)的区域。这个网络与由内源性刺激激活的注意的自上而下控制相关,这是一种目标导向的注意类型(Spreng等人,2010)。从这个意义上说,右侧MFG参与重新分配注意力到选定的刺激,这是正念的一个核心组成部分,特别是在聚焦注意力(FA)实践中。在DMN成分中,特质正念与左侧MFG和左侧STG的功能连接呈负相关(Bilevicius等人,2018)。尽管Bilevicus等人认为MFG和STG是DMN的关键节点,但这些区域并不总是被分配给DMN,而有时是VAN(Vossel等人,2014)。已经显示,DMN的PCC和腹内侧前额叶皮层(vmPFC)节点与左侧MFG区域呈负相关,但与右侧MFG区域呈正相关(Uddin等人,2008)。导致这种不对称性的原因尚不清楚,尽管它们可能是由于上述描述的VAN的侧化,这可能解释了rsFC中的侧化结果(Bartolomeo和Seidel Malkinson,2019)。关于DMN,高特质正念分数与DMN成分与SN的关键成分左侧岛叶的功能连接减少相关。高MAAS分数与突显网络中与左侧岛叶的功能连接增加相关。这些结果表明,更高的特质正念与DMN和SN网络之间的解耦相关,而且,更正念的个体在SN中表现出增加的功能连接。
尽管Bilevicius及其同事使用MAAS来研究特质正念,但Parkinson等人使用了FFMQ(五面正念问卷),它包括不同的正念子量表,包括观察、描述、带有觉察的行为、不评判内部体验和对内部体验的非反应性(Parkinson等人,2019)。Parkinson等人将FFMQ的总分和子量表分数与ICA导出成分的功能连接模式相关联:DMN、SN、双侧FPN和ATN(定义为“注意网络”;包括VAN和DAN)。他们观察到与总分、行为和非评判子量表相关的整体增加的楔叶-SN连接,这与上述报道的楔叶-SN连接减少相反(Bilevicius等人,2018)。他们证实了Bilevicius和合作者的结果,即与更高的总FFMQ分数相关的SN成分与左侧岛叶的增加的功能连接。他们还报道了一个类似的正相关,将FFMQ的观察子量表与ATN成分和岛叶之间的连接相关联(Parkinson等人,2019)。观察子量表测量正念的注意成分。岛叶是SN的主要中心,被认为通过整合显著事件并介导多个大规模网络之间的通信来支持适当行为的启动,这些网络参与注意功能和认知控制(Menon和Uddin,2010)。事实上,这种表述与Parkinson等人的结果一致,包括观察到与正念相关的岛叶和ATN之间的增加的功能连接。Parkinson等人报道的这种增加的连接性可能促进了SN的岛叶节点的理论化的“切换”角色(Goulden等人,2014,Sridharan等人,2008),从而提供了一个框架,将注意网络和正念联系起来。
有几项研究通过比较经验丰富的冥想者和冥想初学者来评估rsFC与特质正念之间的关系(Bauer等人,2019,Froeliger等人,2012)。他们没有使用自评问卷来量化正念水平,而是比较了冥想初学者和经验丰富的实践者之间的基线连接差异。从理论上讲,这种设计是基于长期冥想实践导致大脑连接的变化和正念特质水平的改变的论点得到支持(Luders等人,2011)。也就是说,这种设计假设经验丰富的正念冥想实践者比冥想初学者表现出更高的特质正念(这种假设的含义在12.4小节“特质”正念的相关性和横断面研究的局限性中进一步讨论)。
在Bauer等人进行的研究中,根据Vipassanā冥想的长时间实践(平均1600小时)选择了经验丰富的冥想者,并与冥想初学者进行了比较。这次,研究者们没有将问卷结果与冥想初学者的功能连接模式相关联,而是将经验丰富的实践者的功能连接相关性与冥想初学者进行了比较。两种不同的研究设计中有几个发现是一致的(Bauer等人,2019,Bilevicius等人,2018)。首先,与冥想初学者相比,经验丰富的实践者在mPFC的DMN种子和左SFG(DMN的节点)之间的功能连接减少得到了证实(Bauer等人,2019)。其次,与冥想初学者相比,经验丰富的实践者的DMN与STG之间的连接性减少。同样,经验丰富的实践者的DMN与FPN的IPL区域的功能连接性减少(Bauer等人,2019,Bilevicius等人,2018)。第三,使用基于DMN的mPFC种子进行的种子为基础的分析显示,与冥想初学者相比,经验丰富的实践者与右MFG的功能连接性减少(Bauer等人,2019)。这一发现与上述在冥想初学者队列中使用自评问卷评估特质正念所得到的结果相矛盾:正念个体的右MFG-DMN连接性增加(Bilevicius等人,2018)。这种矛盾的发现可能源于不同的实验范式:前一项研究将参与者的正念能力与rsFC模式相关联,而后一项研究则研究了长期冥想实践者与非实践者之间的rsFC差异。正念参与者和长期实践者可能有不同的连接模式。然而,相似性优于不同性,并显示出正念个体或经验丰富的实践者与不太正念的个体或冥想初学者相比,DMN内部的连接性减少,DMN与STG之间的连接性减少,以及DMN-FPN的连接性减少。
Froeliger及其同事们招募了平均每天练习持续5年的经验丰富的冥想者,并将他们的功能连接模式与冥想初学者进行了比较。他们关注DAN(背侧注意网络 ),并发现经验丰富的实践者在与IPS和FEF节点(Froeliger等人,2012)以及视觉区域MT相关的DAN内的功能连接性增加。rsFC的先前研究结果表明视觉区域与DAN之间存在相互作用(Yeo等人,2011)。视觉区域在正念中可能起到重要作用,特别是与更高的DAN连接性相关:它们可能被激活以将注意力引向当前的感官刺激(例如,视觉焦点)。Froeliger等人发现更有经验的正念冥想实践者的DAN与DMN之间以及FPN与SN之间的连接性增加。然而,由于样本量小(每组n = 7),应谨慎考虑这些结果。为了明确与先前冥想实践的持续时间/数量相关的差异,应该使用这种范式进行进一步的研究,并增加样本量。
综合考虑,这些从不同研究设计中评估与功能连接模式相关的特质正念的发现展现了几种模式。首先,与特质正念相关的cuneus与SN之间的功能连接性减少(Bilevicius等人,2018)。此外,STG(VAN的一个节点)与具有更高特质正念的个体的DMN之间的解耦相关(Bauer等人,2019,Bilevicius等人,2018,Parkinson等人,2019)。尽管STG的功能及其与DMN的关系仍不清楚,但有证据表明,这个区域与视觉时间注意力有关(Shapiro等人,2002)。各个研究的结果还表明,特质正念与DMN和FPN的整体解耦相关(Bauer等人,2019,Bilevicius等人,2018,Parkinson等人,2019)。与特质正念相关的这种差异功能连接可能是因为正念个体减少了抑制基础DMN活动的需求,这与走神有关(Poerio等人,2017)。更正念的个体可能将他们的认知过程分配给维持注意力。此外,更正念的个体展现了SN与DMN之间的功能连接性减少(Bilevicius等人,2018),以及SN内部的连接性增加(Bilevicius等人,2018)。这些关系可能与SN的假设的切换角色有关(Goulden等人,2014)。也就是说,这种差异连接性可能优先与FPN而不是DMN连接,这可能由SN介导。这一假设应在未来的研究中直接进行测试。总的来说,这些发现开始为正念中感觉和注意的首要性提供证据,而不是自我参考处理,并为特质正念提供了一个神经框架。
3.静息态功能磁共振成像与正念冥想训练的功能连接性
正念冥想训练对功能连接性的影响已通过使用fMRI在正念冥想训练前后进行的纵向设计进行评估。在这些研究中,正念冥想训练计划包括传统的8周MBSR课程(Kilpatrick等人,2011年;Kral等人,2019年)、基于MBSR的训练,如自我观察训练(Yang等人,2016年)、听2周的每日录音正念冥想指导(Doll等人,2015年),到几天的密集正念冥想静修(Kwak等人,2019年)。完成冥想训练的参与者通常与活跃的(例如,基于放松的训练或如健康增强计划的一般健康训练;Kral等人,2019年)或被动的对照组(即,等待名单;Kilpatrick等人,2011年;Kral等人,2019年)进行比较。一些内部受试者研究没有包括一个活跃或被动的对照条件,对照条件只与参与者训练前的功能连接模式有关(Doll等人,2015年,Yang等人,2016年),关于这种方法提出的问题,请参见小节5.6. 正念冥想训练研究的局限性。
Kilpatrick及其同事比较了MBSR组(8周的正念冥想训练)与等待名单的被动对照组的rsFC(Kilpatrick等人,2011年)。他们指导参与者闭上眼睛,并在fMRI采集期间有意识地注意扫描仪的声音。他们发现在活跃的MBSR组与对照组相比,听觉和视觉网络内的功能连接性增加,而它们之间的连接性减少。观察到的与听觉网络相关的效应,这是其他正念研究中不常关注的一个网络,可能是因为参与者在fMRI数据的采集期间被指导“听声音”。实际上,本文描述的其他研究没有报告听觉网络功能连接性的变化。这可以解释为在其他范式中,他们没有明确告诉受试者在扫描期间将注意力集中在周围的声音上。观察到的效应可能更多地与听觉FA冥想的风格有关,而不是OM,因为受试者将注意力集中在声音上。此外,未来的研究应该调查视觉网络内的功能连接性的增加。有人假设闭眼休息会增加功能连接性在与场景观看有关的后压皮质。另一种理论是基于注意系统对感官刺激的作用:抑制不相关的感官刺激并增强相关的感官刺激。通过正念,可能会增加对通常被抑制的感官刺激的注意力意识。总的来说,这个特定研究的结果令人惊讶,难以解释,因为使用的ICA方法使用了复合网络,如听觉/SN网络和视觉/听觉网络,而不是使用通常描述的大脑网络。
他们还发现背内侧前额叶皮层(dmPFC)与前膝前扣带皮层(pgACC)之间的连接性增加,这是前喙前扣带皮层的一部分,包括pgACC和亚属前扣带皮层(sgACC)(Stevens, 2011)。Kilpatrick及其同事解释说,这一结果表明,正念冥想者在fMRI采集期间对声音的注意力和感官体验有了更高的意识,而不是参与自我参考性的处理。Kilpatrick等人还报告说,与对照组相比,MBSR训练组的功能连接性减少,这是在楔状体的一个区域(后脑背侧DMN的一部分)和一个“复合”网络之间,该网络包括SN、FPN和听觉网络的节点。楔状体与其他网络的功能连接性的减少也在上述的相关研究中被确定(Bilevicius等人,2018)。
Doll及其同事进一步证实了这一发现,他们评估了完成了为期2周的音频录音正念冥想训练计划的冥想新手参与者(Doll等人,2015)。在训练前后,同一组的功能连接性进行了比较(即,没有被动或活跃的对照组)。这项研究关注DMN、SN和FPN成分的功能连接性。正念冥想训练与SN的前部岛叶区域和“后脑背侧”DMN成分之间的功能连接性减少有关。Doll等人建议,这一结果复制了Kilpatrick等人的发现,即后脑背侧DMN的楔状体区域与SN的岛叶节点之间的解耦。
Kral等人使用了基于种子的方法,然后进行了全脑体素逐点分析,以比较MBSR组与活跃的健康增强计划(HEP)和被动(等待)对照组之间的功能连接性的纵向变化(Kral等人,2019)。使用基于之前的研究(Creswell等人,2016)的PCC种子和背外侧前额叶皮层目标ROI来评估功能连接性。他们发现,正念训练与PCC种子和右侧和左侧背外侧前额叶皮层区域之间的连接性增加有关。PCC和背外侧前额叶皮层之间的连接性也与经验抽样评估的减少的心灵游走有关,这是通过每天发送6-8次的短信进行评估的,这些短信包括对受试者注意力的调查。这些功能连接性效应在大约6个月后的fMRI评估中没有持续。总的来说,Kral等人的结果表明,正念训练与DMN的PCC节点和FPNs的背外侧前额叶皮层节点之间的增加的耦合有关,这与走神的减少有关。
两项研究调查了基于前扣带皮层网络种子区域的正念冥想相关的静息态功能连接性差异 (Kwak等人,2019; Yang等人,2016)。其中一项研究调查了一个40天的基于MBSR的训练计划 (Yang等人,2016),没有对照组;另一项研究包括了一个为期4天的密集正念冥想静修干预 (Kwak等人,2019),并将该计划中的个体与放松静修对照条件中的个体进行了比较。干预后,两项研究都发现背侧前扣带皮层(dACC)和后扣带皮层(PCC)之间的功能连接性增加。由于dACC与注意过程的控制有关 (Benedict等人,2002; Tian等人,2006; Weissman等人,2005),而PCC与内部指向的认知有关 (Leech和Sharp,2014),这些发现可能与注意控制和自我反思有关。Yang及其同事还发现,正念训练与背侧前扣带皮层与小脑和右侧顶下小叶之间的功能连接性增加,以及背侧前扣带皮层与脑垂裂和楔状体之间的功能连接性减少有关。后者证实了Bilevicius及其同事在比较冥想新手的特质正念与连接模式时所报告的发现 (Bilevicius等人,2018)。对于前喙前扣带皮层的结果,在正念冥想训练后,与顶下小叶区域(包括角回;Yang等人,2016)的功能连接性增加。相反,前喙前扣带皮层与背内侧前额叶皮层和楔前叶之间的正念冥想相关功能连接性不一致,功能连接性的减少 (Yang等人,2016) 和增加 (Kwak等人,2019) 都有报道。Yang和合作者解释说,正念训练后pgACC-DMN连接性的减少与健康对照组在接受抗抑郁药物治疗后发现的结果相似 (Scheidegger等人,2012)。因为MDD患者表现出DMN的超连接性,尤其是与pgACC区域的关系 (Horn等人,2010; Sheline等人,2010),Yang等人假设前喙前扣带皮层的pgACC与DMN之间的连接性减少可能是正念的“抗抑郁”效应的一种机制。Kwak和合作者解释说,正念训练介导的前喙前扣带皮层和背内侧前额叶皮层功能连接性的变化与更好地理解自己有关,他们认为正念冥想增强了韧性。事实上,Kwak等人 (2019) 的研究中,韧性得分随正念增加。总之,这两项研究显示了正念冥想训练对背侧前扣带皮层和前喙前扣带皮层区域的功能连接性的类似效应 (Kwak等人,2019; Yang等人,2016)。
总的来说,尽管正念冥想训练研究在范式、正念训练类型和对照组方面存在很大的差异,或者它们缺乏对照组,但仍然展现出了一些一致性。具体来说,这些研究强调了关键突显网络节点与后部默认模式网络之间的解耦,特别是楔状体 (Doll等人,2015; Kilpatrick等人,2011; Yang等人,2016)。这一结果与特质正念与功能连接模式之间的相关研究的发现相呼应 (Bilevicius等人,2018)。此外,正念冥想训练与后扣带皮层的默认模式网络和背外侧前额叶皮层的双侧前额顶叶网络区域之间的功能连接性增加有关 (Kral等人,2019),以及突显网络的背侧前扣带皮层节点 (Yang等人,2016)。后扣带皮层与背外侧前额叶皮层的耦合似乎与与正念相关的一般报道的双侧前额顶叶网络-默认模式网络解耦相矛盾 (Shen等人,2020),但可以通过对特定后扣带皮层亚区的更详细的检查来解释 (参见第3.2节 文献中的趋势)。上述研究指出,通过情感调节实践,正念可能在缓解精神疾病症状中起到重要作用。Kwak关于与精神疾病(即重度抑郁症)相关的潜在神经保护效应的建议,对于理解正念冥想可能如何帮助缓解临床病症的机制尤为重要。在这种背景下,正念冥想训练在临床背景中得到了越来越多的实施。已有几项研究检查了正念对临床背景下功能连接性调节的影响;我们接下来将描述这些研究。
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目镜式功能磁共振刺激系统介绍4.静息态功能连接性、正念冥想和疾病
已经证明,受正念调节的大脑大规模网络的活动,特别是默认模式网络、双侧前额顶叶网络和突显网络 (Falcone和Jerram,2018; Fox等人,2016; Fox等人,2014),在几种精神疾病中表现出功能异常。接下来,我们简要介绍几种临床病症,然后描述正念训练在这些临床人群中对功能连接性的调节结果。值得注意的是,正念训练对静息态网络的调节可能对那些临床人群产生与健康人群不同的效果。事实上,已经与大脑大规模网络的调节相关的精神疾病 (Kaiser等人,2015; Menon,2011)。这些研究包括将临床组中的正念训练与活动对照组 (Creswell等人,2016; King等人,2016; Lifshitz等人,2019; Taren等人,2015) 以及未诊断个体 (Su等人,2016) 进行比较。这些研究表明,正念冥想调节皮质边缘系统,这可能是正念的健康相关益处的基础,并与情感调节有关。
重度抑郁障碍。神经影像学的元分析表明,几个大规模的神经网络在重度抑郁障碍中持续受损 (Kaiser等人,2015)。值得注意的是,重度抑郁障碍与后扣带皮层的功能连接性改变和功能障碍相关,与双侧前额顶叶网络的通信减弱,与突显网络的通信增强 (Yang等人,2016b),与岛叶功能连接性障碍相伴随 (Manoliu等人,2013),整体上后扣带皮层/尾状核耦合减少 (Bluhm等人,2009),以及减少的左右半球耦合 (Guo等人,2013)。尽管越来越多的研究已经研究了正念冥想对重度抑郁障碍的治疗效果 (例如,在Goldberg等人,2016中进行了元分析),但只有一项研究研究了正念冥想对重度抑郁障碍的静息态功能连接性的影响。具体来说,Lifshitz及其同事使用了一种基于种子的方法,比较了完成了为期2周的正念训练计划的重度抑郁障碍患者与完成了基于放松的训练计划的活动对照组患者 (Lifshitz等人,2019)。与活动对照干预相比,被分配到正念训练的参与者展现出减少的抑郁症状和改善的正念能力 (使用五面正念问卷进行量化)。此外,正念训练与双侧前额顶叶网络的功能连接性减少有关,特别是在双侧背外侧前额叶皮层种子与双侧梭状回和右侧角回之间。这些背侧注意网络、双侧前额顶叶网络和视觉网络的区域参与了对感觉输入的自上而下的处理。右侧角回的增加活动,作为双侧前额顶叶网络的顶下小叶节点,已经与注意力的定向和维持相关联 (Dixon等人,2018)。这个区域可能涉及更多的正念自我关注 (Freton等人,2014),转移出重度抑郁障碍中发生的负面沉思。这些沉思可能是由于重度抑郁障碍中默认模式网络功能障碍的结果,尤其是与亚属前扣带皮层和默认模式网络之间的增加的功能连接性 (Hamilton等人,2015)。这种功能障碍被假设为导致以自我为中心的负面思维过程,优先于处于当下的状态 (Freton等人,2014)。更一般地说,Lifshitz等人的结果表明,正念冥想将自上而下的控制区域与参与感觉、情感和注意力过程的大脑区域解耦 (Lifshitz等人,2019)。
慢性压力是重度抑郁障碍的风险因素 (Hammen, 2018; Yang等人,2015),并导致炎症增加,这可能导致神经发生减少 (Schoenfeld和Gould,2012)、神经毒性增加 (Lupien等人,2018)、心血管疾病风险增加和总体死亡率增加 (Kopp和Réthelyi,2004)。值得注意的是,与对照组相比,慢性压力可能导致功能连接性的变化。白细胞介素-6 (IL-6) 是一个主要的炎症和压力生物标志物,在长期受压力的人群中增加。在一个涉及为期3天的正念冥想干预或对照放松为基础的干预的研究设计中,评估了失业、求职的个体的IL-6水平,这些人容易受到高压力 (Creswell等人,2016)。Creswell等人使用基于后扣带皮层的默认模式网络种子,比较了组间功能连接性差异。与对照组相比,正念冥想组在后扣带皮层和双侧前额顶叶网络的左侧背外侧前额叶皮层节点之间显示出增加的静息态功能连接性。这些结果与Kral及其同事的发现一致,他们在健康参与者上采用了正念训练设计,并与一个活动对照组进行了比较 (Kral等人,2019)。4个月后的随访评估结果显示,与活动对照组相比,正念冥想训练组的参与者的IL-6水平(作为慢性压力生物标志物的促炎细胞因子)相对减少。尽管他们在随访评估之前没有进行正念冥想练习,但他们有持久的减压效果。有趣的是,经过正念冥想训练的参与者在4个月的随访时IL-6水平保持稳定,而活动对照组的参与者在4个月的随访时IL-6水平增加。与活动对照组的参与者相比,接受正念训练的参与者在4个月的随访时后扣带皮层和双侧前额顶叶网络的左侧背外侧前额叶皮层节点之间的功能连接性增加,而IL-6水平相对减少。这些结果表明,正念冥想训练可能预防与慢性压力相关的并发症,这可能是通过调节大规模功能连接性和限制IL-6水平的增加来实现的。未来的研究应直接测试这一假设。
在对同一慢性压力人群进行的次要分析中,Taren及其同事测试了正念冥想对杏仁核种子和亚属前扣带皮层目标的功能连接性的影响 (Taren等人,2015)。杏仁核通常与生理压力反应有关 (LeDoux,1994),而亚属前扣带皮层是调节情感处理的边缘系统的重要组成部分 (Scharnowski等人,2020)。情感障碍,特别是重度抑郁障碍中经常观察到亚属前扣带皮层功能失调 (Ge等人,2020; Ho等人,2014)。Taren等人的结果显示,与活动对照组相比,正念冥想训练组这些区域的功能解耦。这些结果可能有助于为减少的生理压力反应提供进一步的神经科学解释 (Creswell等人,2016)。此外,Taren等人的结果补充了未诊断的社区人群的研究,这些研究显示正念训练介导的前喙扣带皮层(包括亚属前扣带皮层)与背内侧前额叶皮层区域之间的功能连接性增加,如上所述 (Kilpatrick等人,2011; Kwak等人,2019)。也就是说,亚属前扣带皮层的耦合可能从杏仁核转移到前部默认模式网络区域。考虑到这些区域在情感处理中的作用 (LeDoux,1994),观察到的功能耦合变化可能提供了改善情感调节的神经标志。杏仁核和前扣带皮层之间的减少的连接性也与慢性压力生物标志物IL-6的浓度降低相关 (Taren等人,2015)。
创伤后应激障碍。正念冥想训练也被用来缓解创伤后应激障碍 (PTSD) 的症状。PTSD是一种令人衰弱的状况,其特点是侵入性和持续的创伤记忆,以及由直接或间接暴露于重大压力事件引起的回避症状和认知和情绪的负面改变 (Friedman等人,2011)。PTSD与大脑网络的重新调节有关。值得注意的是,PTSD被证明与默认模式网络的低连接性、默认模式网络与情感系统之间的连接性减少,以及默认模式网络与体感运动网络之间的连接性增加有关 (Bao等人,2021)。在创伤后,个体对PTSD的发展的易感性和易感性存在差异 (Bomyea等人,2012)。暴露于战区创伤的军事退伍军人是一个有风险的人群,可能会发展为PTSD (Friedman等人,1994)。King等人的一项研究调查了基于正念的暴露治疗 (MBET) 对功能连接性的调节,与当下中心团体治疗 (PCGT) 的活动对照条件进行了比较 (King等人,2016)。
MBET是一种团体干预,结合了创伤后应激障碍(PTSD)的教育、正念训练和实际暴露技术(King等,2016)。PTSD症状的改善,特别是与回避和过度唤醒症状相关的改善,并不特定于MBET组。与对照组相比,MBET组在PCC种子(用于DMN)和dlPFC种子(FPN)之间的连接性增加。King等人推测,观察到的rsFC的调节可能中介了注意力控制和元意识的改善。值得注意的是,这些结果基于一个小样本(MBET为14,PCGT为9),因此还需要更大队列的复制研究。其他研究者提出的健康相关益处的潜在机制与此相似。例如,Creswell和合作者的研究发现(Creswell等,2016),DMN的PCC节点和FPN的dlPFC节点之间的功能耦合增加与慢性压力个体的心理症状减少有关。
慢性疼痛。MBSR最初是为患有慢性疼痛的患者设计的干预方法(Kabat-Zinn,2003)。这种状况的特点是持续和连续的疼痛,人们认为它是由涉及PFC、ACC、杏仁核和伏隔核等区域的皮质边缘回路失调引起的(Yang和Chang,2019)。更大的mPFC和伏隔核连接性已被证明可以预测从急性疼痛转变为慢性疼痛(Baliki等,2012)。基于这种概念,Su等人比较了慢性疼痛患者和健康参与者在MBSR后与前额岛皮层(aINS)的rsFC(Su等,2016)。与健康队列相比,慢性疼痛患者在正念冥想训练后展示了aINS和dACC之间的功能连接性增加(Su等,2016)。dACC区域涉及注意力控制(Bush,2011),并且已经显示疼痛的认知和处理可以通过注意监测来修改(Kabat-Zinn,1982)。这可能有助于解释正念对慢性疼痛的益处,因为注意监测是正念冥想的一个主要组成部分(Lutz等,2008)。
为了总结这一部分,几项研究探讨了正念冥想训练在患有特定健康状况的人群中对功能连接性的调节。其中出现了几个相对一致的趋势。首先,每项研究都发现由于正念冥想训练,通过问卷或生理生物标志物(慢性压力的IL-6;Creswell等,2016;Taren等,2015)评估的症状都有所减少。这些研究通常发现DMN的PCC节点和FPN的dlPFC节点之间的功能耦合增加(Creswell等,2016,King等,2016)。值得注意的是,这种模式也在讨论的经过正念训练和未经诊断的人群中观察到(Kral等,2019)。正念冥想训练对皮质边缘系统的调节可能进一步解耦sgACC和杏仁核,如在慢性压力人群中观察到的那样(Taren等,2015)。杏仁核和腹外侧前额叶皮层(vlPFC)的回路中断在焦虑和抑郁症状的人群中被广泛强调,尤其是在年轻参与者中(Fowler等,2017,Greenberg等,2017,Guyer等,2008)。由于慢性压力与MDD有关(Dieleman等,2015,Mcewen,2004,Tafet和Bernardini,2003,Vyas等,2004),通过正念情感调节失调的前额边缘系统是非药物治疗情绪和焦虑障碍及相关疾病的有前景的方法。情感调节是正念冥想训练的核心组成部分(Tang等,2015)。正念冥想培养的情感疏离似乎是处理负面情感的适应性应对策略的有效机制(Grecucci等,2015,Guendelman等,2017,Jones,2018,Ortner等,2007)。从这个意义上说,正念冥想可以被理解为朝向平静的一步,即对所有经验的心态平稳的倾向,不论它们的情感色彩如何(Desbordes等,2015)。
5.讨论、局限性和未来方向
5.1. 正念研究中的异质性
正念rsFC文献展示了既有一致性又有不一致性的发现。这部分可以解释为研究设计和样本中的相当大的异质性,以及方法论困难。实际上,方法论问题源于许多问题,包括对“正念”这个词的不一致和宽泛的意义,以及其他问题——特质正念、状态正念、正念冥想训练;正念训练中缺乏适当的对照组;以及在分析中选择适当的神经目标的困难(Caspi和Burleson, 2005, Davidson, 2010, Davidson和Kaszniak, 2015)。
研究者使用了各种范式来研究正念冥想对rsFC的影响。研究包括使用MAAS和FFMQ问卷调查冥想初学者的特质正念(Bilevicius等,2018, Parkinson等,2019),经验丰富的正念冥想从业者和非从业者之间的特质正念差异(Bauer等,2019, Froeliger等,2012),以及正念冥想训练前后的情况(Creswell等,2016, Doll等,2015, Kilpatrick等,2011, King等,2016, Kral等,2019, Kwak等,2019, Lifshitz等,2019, Su等,2016, Taren等,2017, Yang等,2016)。具体的训练程序各不相同,包括MBSR(Kilpatrick等,2011, Kral等,2019, Su等,2016),MBSR的变种(Yang等,2016),正念冥想训练的研究特定音频录音(Doll等,2015, Lifshitz等,2019),正念冥想隐修训练(Creswell等,2016, Kwak等,2019, Taren等,2017),以及MBET训练(King等,2016)。研究在治疗的持续时间上也有所不同:从常见的8周MBSR计划(Kilpatrick等,2011, Kral等,2019, Su等,2016),到2周的音频录音(Doll等,2015, Lifshitz等,2019),和3天的密集隐修(Creswell等,2016, Kwak等,2019, Taren等,2017)。研究在设计上也有所不同,包括:相关性(Bilevicius等,2018, Parkinson等,2019),横断面(Bauer等,2019, Froeliger等,2012)和对未经诊断(Doll等,2015, Kilpatrick等,2011, Kral等,2019, Kwak等,2019, Yang等,2016)和有疾病的人群进行的对照纵向研究(Creswell等,2016, King等,2016, Lifshitz等,2019, Su等,2016, Taren等,2017)。
这些研究的异质性部分是由于神经科学文献中对正念结构的模糊定义所造成的(Van Dam等,2018)。事实上,现代科学更广泛地在精确定义正念的概念上遇到了困难(Keng等,2011)。在这篇综述的背景下,我们试图部分地解决这种模糊性,通过根据两种不同的正念概念——特质正念和正念冥想训练——来组织研究,这两种概念都揭示了一致和独特的神经特征以及重要的局限性。
研究特质正念的功能连接模式显示出独特的神经标志。具体来说,使用问卷评估的高特质正念的个体之间的扣带回区域和SN之间的解耦已经被证明(Bilevicius等,2018, Parkinson等,2019)。在使用问卷评估的高特质正念的个体(Bilevicius等,2018, Parkinson等,2019)以及冥想者与非冥想者之间(Bauer等,2019),观察到了DMN和VAN的STG区域之间的解耦(Bauer等,2019, Bilevicius等,2018, Parkinson等,2019)。此外,高特质正念的个体表现出DMN和FPNs之间的整体解耦(Bauer等,2019, Bilevicius等,2018, Parkinson等,2019)。如前所述(见第2节。静息状态fMRI功能连接和特质正念),扣带回区域与视觉处理相关(Beason-Held等,1998),并可能在内向的注意中起作用(Benedek等,2016),而STG与视时注意相关(Shapiro等,2002)。这些功能相似的角色可能表明正念个体中的视觉和注意过程有不同的功能。根据这些发现,在特质正念较强的个体中,DMN网络与其他网络:VAN、SN、FPNs之间的连接性减少(Bauer等,2019, Bilevicius等,2018, Parkinson等,2019)。这为特质正念独特地调节DMN的理论提供了证据。这种调节可能与较少的自我参考处理和漫游以及更多的认知分配给注意过程有关(Andrews-Hanna,2012, Poerio等,2017)。
与特质正念研究类似,正念训练研究也证实了扣带回-SN的解耦(Doll等,2015;Kilpatrick等,2011;Yang等,2016)。正念训练研究报告了DMN的PCC区域与FPN的dlPFC区域之间的功能连接性增加(Creswell等,2016;King等,2016;Kral等,2019),以及DMN的PCC区域与SN的dACC区域之间的功能连接性增加(Kwak等,2019;Yang等,2016)。值得注意的是,在未经诊断的参与者中,MBSR训练后观察到了DMN PCC与FPN dlPFC的连接性增加(Kral等,2019),在慢性压力参与者中的隐修训练后观察到了这种增加(Creswell等,2016),以及在被诊断为PTSD的参与者中的MBCT训练后观察到了这种增加(King等,2016)。同样,MBSR为基础的训练后(Yang等,2016)和在未经诊断的参与者中的密集隐修后(Kwak等,2019)观察到了DMN PCC与dACC SN的连接性增加。这些高度一致的发现表明,与正念训练的类型和研究的人群无关,都有一个强烈的效应。
总之,特质正念研究报告了DMN-STG耦合减少的独特发现,以及通过扣带回解耦DMN和FPNs。由于研究数量较少(n = 4)比那些研究正念训练的(n = 10),这些结果更难解释,也不太确定。正念训练研究报告了dlPFC FPN - PCC DMN连接性增加的独特结果,以及PCC DMN - dACC SN连接性增加。两种正念的操作化都描述了扣带回-SN的解耦。
正念训练后DMN-FPN连接性的增加与与特质正念相关的发现相矛盾。这可能是由于涉及的DMN区域:扣带回(Bilevicius等,2018)而不是PCC(Kral等,2019),这将在下一节中讨论(见3.2.文献中的趋势)。
在各个研究中,尽管设计各异,但特质或训练正念研究的结果在内部更为一致,而在特质和训练正念研究之间则不太一致。然而,本文中介绍的研究数量不足以明确确定每种特质和训练正念的神经相关性。需要更多的研究,并且样本量更大。未来的研究将更好地理解与特质正念(例如,使用能力问卷进行评估和在经验丰富的冥想者的研究中)和特定类型的训练(例如,正念隐修而不是听音频录音)相关的特定神经标志。这项研究最终将导致确定特定正念训练计划的特定特征,从而为正念提供更为明确和稳健的神经科学理解。
5.2. 文献中的趋势
尽管用于研究正念与功能连接性之间关系的研究设计各异,但这一文献中的几项发现在各个研究中相对一致。在不同的rsFC方法(ICA和基于种子的)、不同的实验范式(特质正念和正念训练)以及不同的人群(被诊断和未被诊断)中观察到了几种效应。这些效应是:扣带回-SN连接性减少(图1;Bilevicius等,2018;Doll等,2015;Kilpatrick等,2011;Yang等,2016)、DMN的PCC与FPN的dlPFC连接性增加(图3;Creswell等,2016;King等,2016;Kral等,2019)、SN内部连接性增加(Bilevicius等,2018,Parkinson等,2019,Su等,2016),以及皮层边缘系统调节,包括dmPFC-rACC连接性增加(Kilpatrick等,2011,Kwak等,2019)和rACC-杏仁核连接性减少(Taren等,2017)。下面,我们将描述这些变化的认知含义及其与正念的各个方面的关系:自我意识、注意力控制,以及最后,对于临床结果尤为重要的情绪调节(包括疼痛缓解)。这导致了我们提出的理论框架的制定(图2,图4)。
图1. 结果展示了非冥想参与者中楔叶-突显网络(SN)连接的减少。
研究探索了连接变化:
(A) 使用独立成分分析(ICA)与特质正念相关的连接变化(Bilevicius et al., 2018);
(B) 使用背侧前扣带皮层(dACC)种子在基于MBSR的训练后的连接变化(Yang et al., 2016);以及(C) 使用ICA在MBSR训练后的连接变化(Kilpatrick et al., 2011)。
图2. 默认模式网络(DMN; 蓝色)、前额顶叶网络(FPN; 绿色)和突显网络(SN; 紫色)及其由正念介导的功能连接变化的视觉呈现。研究描述了PCC (DMN)和dlPFC (FPN)之间的增加的静息态功能连接(rsFC)以及楔叶与SN连接的减少。这些变化被假设分别与提高的自我意识和提高的注意控制有关。缩写:dACC = 背侧前扣带皮层,mPFC = 内侧前额叶皮层,PCC = 后扣带皮层,aINS = 前部岛叶,dlPFC = 背外侧前额叶皮层,IPL = 顶下小叶。
图3. 结果展示了与正念训练相关的PCC-dlPFC连接的增加。
研究使用了(A) 在经历了3天的静修后的长期受压迫的人群中,用PCC作为DMN的种子(Creswell et al., 2016);(B) 在经过MBCT训练的PTSD受影响的人群中,用PCC作为DMN的种子(King et al., 2016);以及(C) 在经过MBSR训练的未经诊断的参与者中,用PCC作为DMN的种子和dlPFC作为FPN的种子,与注意力得分相关(Kral et al., 2019)。
图4. 由正念介导的涉及疼痛缓解和边缘系统重塑的研究结果总结。
研究描述了正念增加的dACC-aINS连接,被假设与疼痛处理调节有关,以及增加的sgACC-dmPFC连接和减少的sgACC-杏仁核连接。这些在边缘系统内的变化被假设与情感调节有关。
缩写:dACC = 背侧前扣带皮层,aINS = 前部岛叶,dmPFC = 背内侧前额叶皮层,rACC = 前喙扣带皮层。
如前所述,相关性特质正念(Bilevicius等,2018)和纵向正念训练研究(Doll等,2015,Kilpatrick等,2011,Yang等,2016)一致地强调了DMN的扣带回与SN之间的解耦(图1)。扣带回与其他中线皮层结构一起,与正念自我意识期间的减少活动有关(Lutz等,2016)。扣带回与SN的解耦可能与此前描述的减少活动有关,这可能反过来与越来越正念的、当下的自我意识有关,这是正念实践的主要组成部分(Tang等,2015)(图2)。
研究DMN的PCC区域的调节包括这个区域与FPN的双侧dlPFC节点的功能连接性增加与正念训练有关(图1)在健康参与者中(Kral等,2019),以及在慢性压力(Creswell等,2016)和创伤后应激障碍(PTSD)(King等,2016)的人群中(图3)。鉴于PCC被假设为涉及自我参考过程、自传记性记忆、前瞻性和计划的核心区域之一,与正念相关的这些结果可能被认为是反直觉的。然而,一些研究表明,PCC具有表现出更高特异性的亚区,并且,此外,功能连接性可能并不总是反映活动(Lynch等,2018)。实际上,细胞结构、结构、功能和病变研究导致的分割表明PCC具有高度异质的亚区(Bzdok等,2015,Leech和Sharp,2014,Leech和Smallwood,2019,Scheperjans等,2008)并作为涉及不同网络的主要中心(Leech和Smallwood,2019)。值得注意的是,已经显示出腹侧PCC与DMN的主要节点vmPCC进行通信,而PCC的背侧亚区与FPN的核心节点dlPFC的连接增加(Bzdok等,2015,Fan等,2018)。此外,神经影像和病变研究发现,PCC的背侧区域参与注意力调节(Leech和Sharp,2014)。实际上,当被任务激活时,背侧PCC倾向于与FPN展现更高的功能连接性(Leech等,2011)。在静息状态下,PCC及其亚区与DMN耦合(Bzdok等,2015)。
综上所述,这表明PCC可能参与调节DMN与FPN之间的相互作用。或者,FPN的DMN专用子系统也可能参与其中,特别是FPNA可能通过重新定向和控制内部聚焦的注意力来调节dPCC-dlPFC的相互作用(Dixon等,2018)。也就是说,FPN的DMN专用子系统,FPNA,可能通过FPN调节DMN的连接性。这将导致观察到的DMN-FPN连接性增加,并在一定程度上解释注意力过程的持久变化。另一个假设是,dPCC与rlPFC相辅相成,作为一个“开关”,调节FPN对DMN和DAN的调节。这与观察到的情感(FPN-DMN)和认知(FPN-DAN)任务的切换是一致的(Burgess等,2007,Fan等,2018)。实际上,DMN和FPN的更高rsFC变化与更高的认知灵活性和整体认知表现相关(Douw等,2016)。总的来说,这可能解释了涉及dPCC的DMN-FPN增加的耦合,增加了注意力控制,提高了认知表现,因此可以帮助支持由dPCC提供信息的正念模型。
从这个意义上说,更精确的种子放置是至关重要的,进一步的研究应该评估与正念相关的功能连接性调节如何具体影响PCC的背侧和腹侧亚区。此外,未来的研究应该警惕更一般地将不同的皮质亚区混在一起。考虑到这一点,我们在这里建议,总的来说,越来越多的证据表明,PCC(DMN的主要节点)与FPN的dlPFC节点之间的增加的耦合,可能转化为改善的注意力控制,这是正念的主要组成部分(Tang等,2015),并且还导致了认知灵活性的提高。未来的研究应该更直接地解释亚区间的相互作用。
当cuneus与突显网络(SN)解耦可能与自我意识有关,而后扣带皮层(PCC)与背外侧前额叶皮层(dlPFC)的耦合可能与注意力控制有关时,正如Tang的模型所描述的,正念的最后一个主要组成部分仍然存在:情绪调节(Tang等,2015年)。通过失调的行为处理痛苦和负面情绪,以及疼痛回避,与包括重度抑郁障碍(MDD)和创伤后应激障碍(PTSD)在内的各种精神疾病有关(Asmundson等,1999年;Xie等,2014年)。通过意识和接受负面情绪的情感处理是正念和基于正念的训练和治疗精神和身体疾病的核心方面(Hill和Updegraff,2012年)。正念的意识和接受组成部分也可能是改善疼痛症状的基础。
一个与情绪调节密切相关的神经解剖区域是前扣带皮层(ACC)(Etkin等,2011年;Stevens,2011年)。ACC有单独的子区,它们在不同的心理过程中起作用,并可以分为背侧/尾侧ACC和喙侧/腹侧ACC(Stevens,2011年)。前喙扣带皮层(rACC)进一步分为前膝前扣带回皮层(pgACC)和亚属前扣带皮层(sgACC)(Stevens,2011年)。大量的细胞结构、病变和神经影像学证据表明ACC中存在功能区别,其中背侧成分,背侧前扣带皮层(dACC),与认知过程的调节有关,而喙侧成分,前喙扣带皮层(rACC),与情感过程的调节有关(Bush等,2000年;Stevens,2011年)。作为突显网络(SN)的关键节点的背侧前扣带皮层(dACC)与正念个体中的突显网络(SN)的连接度增加有关(Bilevicius等,2018年;Parkinson等,2019年)。与对照组相比,慢性疼痛患者在正念训练后的dACC-SN连接度也增加(Su等,2016年)。背侧ACC还与疼痛处理和疼痛的预期有关(Vogt,2005年),这表明正念冥想训练可能是慢性疼痛中改变的功能连接的可能机制(Su等,2016年)以及正念对疼痛的缓解(图4)。
除了疼痛的物理和认知方面,疼痛的情感方面被认为部分在前喙扣带皮层(rACC)中进行处理(Etkin等,2011年)。与此相关的是,正念训练介导的rACC调节显示出抗抑郁效果(Yang等,2016年)。由于在抑郁症中观察到了亚属前扣带皮层(sgACC)与默认模式网络(DMN)的超连接(Connolly等,2013年;Drevets等,2008年),人们推测,由正念训练介导的这些区域的连接度减少可能与抗抑郁效果有关(Yang等,2016年)。此外,在前膝前扣带回皮层(pgACC)中,通过正念训练调节功能连接与通过韧性商数测试(Resilience Quotient Test)测量的增加的韧性有关(Kwak等,2019年),这是一种对精神疾病的保护措施。确实,关于正念介导的情感成分的前扣带皮层(ACC)的静息态功能连接(rsFC)调节,即前喙扣带皮层(rACC),发现揭示了前喙扣带皮层(rACC)-杏仁核连接度减少(Taren等,2017年)和前喙扣带皮层(rACC)-背内侧前额叶皮层(dmPFC)连接度增加(Kilpatrick等,2011年;Kwak等,2019年)。由于这些途径被证明在情绪调节中起着重要作用(图2)(Zotev等,2013年),功能障碍经常与情绪障碍有关。确实值得注意的是,由前额叶皮层(PFC)耦合到前喙扣带皮层(rACC)介导的情绪的认知控制在重度抑郁障碍(MDD)中是异常的(Disner等,2011年),并且前喙扣带皮层(rACC)和杏仁核部分的边缘回路的连接功能障碍在情绪障碍中很常见(Alexander等,2020年;Connolly等,2013年;Hakamata等,2020年;Kamphausen等,2012年;Scharnowski等,2020年)。所有这些都说明,正念可能介导了边缘皮层的调节(图2),从而调节情感过程。然而,前喙扣带皮层(rACC)中的神经解剖特异性需要进一步定义,因为一项研究强调了背内侧前额叶皮层(dmPFC)与前膝子区域的前喙扣带皮层(rACC)的前膝前扣带回皮层(pgACC)之间的功能解耦(Yang等,2016年)。总的来说,尽管进一步的研究应该突出由正念介导的情绪调节的更清晰的神经标志,但正念似乎在神经可塑性中关于情感监测起着重要作用。
5.3. 大脑-行为关系基础
这些研究共同表明,正念与多个大型脑网络的功能连接调节有关,这些网络涉及注意力控制、自我意识(图2)、疼痛处理和情绪调节(图4),为潜在机制提供了神经理解。值得注意的是,尽管正念的神经科学仍处于初级阶段,但已经出现了可能与正念训练的核心心理特征相关的神经模式。正念的自我意识成分可能与楔叶/默认模式网络-突显网络解耦有关(图1和2),而正念的注意力调节成分可能与后扣带皮层/默认模式网络和背外侧前额叶皮层/双侧前额顶叶网络耦合有关(图2和3)。总体而言,这些与正念相关的效应表明默认模式网络与突显网络和双侧前额顶叶网络的连接性发生了重新配置。前扣带皮层可能在正念介导下发挥独特的功能连接作用。事实上,正念与背内侧前额叶皮层-前喙扣带皮层-杏仁核回路的调节相关,与前喙扣带皮层-背内侧前额叶皮层连接度增加和前喙扣带皮层-杏仁核连接度减少有关。这些正念诱导的前扣带皮层的情感区域——前喙扣带皮层的连接性变化可能与改善的情感处理有关(图4)。最后,情感处理的认知方面,特别是疼痛处理,涉及背侧前扣带皮层-突显网络耦合,或换句话说,突显网络内的连接度增加(图4)。从这个意义上说,正念似乎增加了突显网络内的连接性,这是一个与显著事件处理有关的网络,这可能帮助实践者重新评估疼痛和相关的负面情感处理。总体而言,这些神经标志可能有助于我们了解由正念介导的治疗效果。
5.4. 静息态功能连接方法的局限性
在大尺度静息态网络的背景下,对基于种子的静息态功能连接的评估和综合,包括与正念的关系,部分受到研究者使用不同的种子和目标区域的限制(请参见表1,了解每项研究实施的静息态功能连接方法的类别)。虽然基于种子的方法相对于其他功能连接方法(包括其相对的简单性和效率)具有几个优势,但由于基于团体级信息的个体级种子放置的不一致性,它也可能引入不希望的变异性(Venkataraman等,2009年;Wang等,2015年)。此外,结果高度依赖于预先定义的种子区域的选择,并可能错过重要的功能连接模式。例如,正念对默认模式网络的影响似乎取决于默认模式网络的亚区域:前部或后部默认模式网络(Uddin等,2008年)。这可能解释了正念对默认模式网络的不同效应,因为种子放置在:腹内侧前额叶皮层(Bauer等,2019年;King等,2016年)或后扣带皮层(Creswell等,2016年;King等,2016年;Kral等,2019年;Lifshitz等,2019年)。此外,如上所述,已经使用了不同的种子来评估双侧前额顶叶网络,包括:背外侧前额叶皮层(Kral等,2019年;Lifshitz等,2019年)或额下回和顶下小叶(Bauer等,2019年)。此外,在给定的神经解剖区域,如后扣带皮层和前扣带皮层,不同的种子放置可能导致不同的结果。如前所述,后扣带皮层和前扣带皮层有与不同功能相关的解剖亚区域(Davey等,2016年;Leech和Sharp,2014年;Maddock等,2001年;Stevens,2011年)。种子放置的不精确可能导致观察到的效果不同,甚至出现假阴性。
在这种情境下使用的第二种方法是独立成分分析(ICA),它基于对整个大脑神经信号的主要方差相关成分的计算提取(Beckmann等,2005年)。尽管ICA可能相对于基于种子的方法更有助于功能均质解释,但这种方法更难理解,因为它包含了数据的更复杂表示。此外,由于统计复杂性,ICA可能使组间比较及其转化为临床背景变得复杂(Fox和Raichle,2007年;van den Heuvel和Hulshoff Pol,2010年)。此外,因为ICA成分是基于逐项研究定义的,这可能导致成分结构在不同研究中存在差异。例如,一些关于正念的研究使用了群组-ICA分析(例如,Kilpatrick等,2011年),而其他研究使用了单一主题分析(例如,Parkinson等,2019年),这导致了独特的成分:一个综合的注意成分,包括其他研究标记为腹侧注意网络和背侧注意网络的内容(Parkinson等,2019年),以及一个综合的听觉/突显成分(Kilpatrick等,2011年)。例如,岛叶与注意网络成分的连接度增加并不揭示哪个特定的网络(腹侧注意网络或背侧注意网络)可能与岛叶区域相互作用(Parkinson等,2019年)。同样,不清楚综合听觉/突显综合网络内部的连接度增加和该综合网络与视觉网络的连接度减少是由于听觉成分还是突显成分所致(Kilpatrick等,2011年)。将这些不同的网络组合成综合网络使得在这些研究之间得出直接结论变得更加困难。
这与研究者如何定义静息态网络的更一般的不一致性有关。确实,相似的节点有时被不一致地分配给不同的静息态网络。例如,腹侧注意网络(VAN)和突显网络(SN)有相似的角色,并且经常可以互换使用。它们由一个相似的功能定义:对一个显著事件的激活(Seeley等人,2007年)或一个外源性刺激(Vossel等人,2014年),并且在功能连接性分析中使用解剖学上接近的区域。也就是说,岛叶皮层经常被用来定义SN,而它的神经解剖学上相邻的区域,即IFG/MFG节点(Vossel等人,2014年),被分配给VAN(Farrant和Uddin,2015年)。然而,虽然VAN主要与注意过程相关(Corbetta和Shulman,2002年,Vossel等人,2014年),但SN与处理内部和外部相关的过程有关(Seeley,2019年,Seeley等人,2007年)。VAN的存在最初是通过病变研究发现的,特别是在有空间偏忽的中风患者中(Corbetta和Shulman,2002年,Vossel等人,2014年)。相反,突显网络是通过静息态下的固有功能连接性观察定义的(Seeley等人,2007年)。先前的研究指出,目前尚不清楚VAN是包括SN的网络的总和,还是VAN与SN紧密相邻(Yeo等人,2011年)。总之,关于VAN和SN的研究还需要进一步澄清。
背侧注意网络(DAN)和双侧前额顶叶网络(FPN)的定义也引起了关于它们不同的认知角色和神经解剖学相关性的类似的模糊性。例如,顶下沟(IPS)经常被包括在DAN(Farrant和Uddin,2015年)以及FPN中(Dixon等人,2018年)。此外,使用这个框架描述的网络被认为有相似的角色,涉及注意过程,尽管FPN被认为更多地涉及高阶认知过程——包括认知控制——而不是DAN(Corbetta和Shulman,2011年)。当给定的分类法将这些网络称为背侧前额顶叶注意网络(DAN)和外侧前额顶叶控制网络(FPN;Uddin等人,2019年)时,这些解剖学和功能上的模糊性减少了,其中FPNB子系统与DAN功能连接(Dixon等人,2018年)。总的来说,当区分FPNA和FPNB并进一步观察与DAN通信的FPNB的注意控制角色时,可以理解FPN和DAN之间的相似性,确实涉及注意。
研究者主动选择种子和目标区域可能会引入偏见并限制我们的理解。与其他静息态网络相比,背侧注意网络(DAN)和腹侧注意网络(VAN)在正念文献中的研究相对较少。考虑到这些网络在注意过程中的作用以及注意在正念中的重要性,对这些网络的评估可能会为正念的神经模型提供额外的见解。为了克服与SN和VAN以及FPN和DAN的相似性相关的问题,可以使用越来越具体和不同的区域作为种子:例如,使用颞顶联合区(TPJ)作为VAN的种子,使用额眼区(FEF)作为DAN的种子。考虑到所有这些,未来的研究应该研究VAN和DAN。
目前正在进行大量的努力,以推进大尺度静息态脑网络分类法的科学共识。值得注意的是,Uddin及其同事的分类法(Uddin等人,2019年)描述了六个大规模网络,使用解剖学/认知领域的术语来指代:枕/视觉、周中心/体感运动、背侧前额顶叶/注意、外侧前额顶叶/控制、中扣带-岛叶/突显和内侧前额顶叶/默认模式网络。这被提议作为大规模功能性脑网络的通用分类法。
此外,更广泛地说,正念和功能连接性文献受到了大量的反向推断的限制,这涉及将正念冥想导致的功能连接性的调节与行为、注意、情感和认知过程的变化相联系。确实,某种行为可能与给定的神经解剖学区域的激活或去活化有关,但是,该神经解剖学区域的rsFC变化并不总是与这种行为的差异有关。甚至在本次回顾中也进行了反向推断,通过假设rsFC调节与相关神经解剖学区域的固有脑功能的变化之间的联系和因果关系(例如,通过PCC在注意过程中的作用解释PCC rsFC的调节)。当对行为或认知过程的涉及的先验信仰不精确,以及神经解剖学区域的激活特异性和选择性较低时,研究应该谨慎行事。然而,反向推断可以提出新的假设,并为未来的实验测试提供方向(Poldrack,2006年)。总之,为了超越反向推断,这些链接需要随后直接研究(Chang等人,2013年,Sprooten等人,2017年)。
5.5. 关于“特质”正念的相关性和横断面研究的局限性
相关性研究已经将自我报告的特质正念与rsFC模式相联系(Bilevicius等人,2018年;Parkinson等人,2019年)。这些研究受到关于使用自我报告的人格特质问卷来量化冥想初学者和有经验的冥想者的正念能力的有效性问题的限制。使用自我报告问卷评估正念可能无法充分解决与正念相关的所有方面及其相互作用(Bergomi等人,2013年)。同样,Park等人认为,问卷不提供详尽的结构覆盖、内容有效性或互测反应性和可靠性(Park等人,2013年)。此外,问卷可能无法提供与正念相关的一般幸福感和效果的差异敏感性(Baer等人,2019年)。几项系统性回顾和荟萃分析都建议需要修订问卷(Baer等人,2019年;Bergomi等人,2013年;Park等人,2013年)。例如,关于广泛使用的FFMQ,只有非评判子量表被证明具有很强的有效性,而观察、描述、带有意识的行为和非反应性子量表则没有(Goldberg等人,2016年;Mattes,2019年)。
此外,据报道,个体在不同模式和环境中采取正念态度的倾向有所不同(Kiken et al., 2015; Tang, 2017),这可能会影响特质正念功能连接研究中获得的特定于状态的结果 (例如,Parkinson 等人,2019)。综上所述,在评估评估正念问卷测量与功能连接之间报告关系的效用时,应考虑这些局限性。此外,据报道,个体在不同模式和环境中采取正念态度的倾向有所不同(Kiken et al., 2015; Tang, 2017),这可能会影响特质正念功能连接研究中获得的特定于状态的结果 (例如,Parkinson 等人,2019)。综上所述,在评估评估正念问卷测量与功能连接之间报告关系的效用时,应考虑这些局限性。
当通过比较冥想实践者和冥想新手的rsFC来研究特质正念时,研究者的假设是先前的冥想实践会增加一种人格特质(Kiken et al., 2015)。这是一个结构上的弱点,因为它使得“特质”不是固有的,而是随时间变化的。解决这个问题的一个可能方法是,与冥想实践相关的特质变化可能只能在很长的时间段内观察到,这可能有助于解释冥想新手和长期冥想者之间的比较(Bauer et al., 2019, Froeliger et al., 2012)。
然而,将有经验的冥想者与冥想新手进行比较可能会受到这些组之间未控制因素的混淆,例如:生活方式和健康习惯(包括营养、运动和精神信仰)之间的差异。事实上,已经证明特质正念与整体更健康的生活方式和心理幸福感正相关(Keng et al., 2011)。
这段文献中需要额外考虑的是实践者的不同专业水平。也就是说,经验丰富的冥想者多年的训练可能与功能连接的不同模式有关。事实上,已有几项研究报告称,正念冥想相关的功能连接调节与正念练习的年数有关(Bauer et al., 2019, Froeliger et al., 2012),并且一项元分析在比较初学者和有经验的冥想实践者的研究结果时发现了独特的功能连接模式(Falcone and Jerram, 2018)。
总之,关于特质正念的研究可能受到与测量方法和结构效度相关的高变异性和不确定性的限制。评估特质正念的问卷应进一步进行效度测试,并相应地进行修订。"特质"正念的时间稳定性是不确定的,比较冥想者和非冥想者的横断面研究应控制混杂因素。如果未来的研究进一步根据他们的冥想专业水平对个体进行分类,那么使用这些方法的功能连接研究可能会变得越来越有用,以便精细化发现。
5.6. 正念冥想训练研究的局限性
正念冥想训练的研究通过直接评估已完成正念冥想训练的个体中正念对功能连接的影响,克服了上述的一些局限性。
尽管如此,由于没有包括足够的基线控制,这些研究存在一些问题。事实上,一些研究受到了没有活跃对照组来评估正念训练效果的限制(Doll et al., 2015, Yang et al., 2016)。相反,这些研究使用了内部受试者设计,这限制了推断的信心。另外,随机活跃对照研究被认为是干预研究的金标准(Chalmers et al., 1981)。这是因为活跃对照组有助于通过消除大量的混杂因素(例如,实践效果)来明确干预的特定效果。这样,活跃对照研究将有助于我们理解正念对大脑连接的影响。
尽管一些研究者通过进行后续评估来研究正念冥想训练的持久效果(Creswell et al., 2016, Kral et al., 2019),但大多数研究并没有将练习时间与功能连接的变化相关联。这可以通过在正念训练期间的不同时间点观察rsFC的变化来完成(例如,在进行正念练习的几天、几周或几个月后)。目前的文献中仍然没有足够的发现来得出正念训练对功能连接的影响是否与练习时间有关的结论。
此外,正念冥想训练包括冥想的FA和OM特点(Lutz et al., 2015)。正念训练程序通常提供FA和OM的两个方面(Williams and Kabat-Zinn, 2011),因此每种实践的独特效果很难区分(Britton et al., 2018)。在这种情境下,区分正念冥想中FA和OM成分对功能连接的差异将是很重要的(Kilpatrick et al., 2011)。正念冥想实践中的这种差异可能有助于解释结果中的高变异性。未来的研究可能会从更明确地描述所研究的正念训练类型或明确地拆解正念训练的成分中受益(Britton et al., 2018)。同样,未来的研究可能会进一步加深我们对与类似训练方式相关的效果的理解,例如:静修、8周课程或简短干预。正念训练范式中遇到的局限性可以通过在活跃对照研究中进一步检查实践的正念技巧来对抗。
6.总结和结论
在当前的综述中,我们汇总和综合了功能连接和正念的研究——既作为一种特质又作为一种训练形式——跨越多种研究设计和静息态功能连接(rsFC)方法。这些研究表明功能连接与正念有关,尤其是扣带皮层在多种模式中都起到了主要作用。正念冥想可能调节默认模式网络(DMN)与DMN的PCC节点和FPN的dlPFC节点的耦合,这可能是增加注意过程的基础(图2和图3),以及楔叶-SN解耦,这可能是增加自我意识的基础(图1, 图2)。由正念介导的SN内部耦合增加(dACC-前部岛叶)可能指向改善的疼痛处理,导致疼痛缓解(图4)。正念还可能调节皮质-边缘回路,尤其是增加的dmPFC-rACC连接和减少的rACC-杏仁核连接,这可能与改善的情绪调节有关(图4)。这样,正念冥想被推测与抗抑郁、神经保护和抗焦虑效果等其他效果有关。事实上,其效果范围从减少抑郁和焦虑症状分数,减少生物IL-6应激生物标志物数量,减少PTSD的回避和高唤醒症状,以及慢性疼痛患者的疼痛感知减少。此外,结果与增加的韧性分数和总体增加的心理健康相对应。rsFC和正念的研究设计和分析方法的异质性可能解释了不一致性,未来的研究可能会从以下几点受益:(1)正念的概念和操作定义越来越清晰;(2)更精确和一致的种子和目标定义;以及(3)ICA成分的一致性。此外,对rsFC网络的描述和指定的共识可能进一步改善跨研究的比较。此外,未来的正念和大脑网络研究将从这一领域的最新发展中受益(例如,连接组学;Smith et al., 2013)。尽管存在这些局限性,初步结果为功能连接用于为正念的神经模型提供信息提供了证据,这有望为改进的培训计划和临床和非临床背景下更好的健康结果做出贡献。框1。
框1 静息态fMRI功能连接简介。      如前一部分所述,大量证据表明正念冥想调节大脑功能。这些研究中的许多都集中在冥想状态和非冥想休息状态之间的神经激活差异。虽然在正念冥想的背景下研究得较少,但大脑区域之间的功能相互作用,有时被称为区域间的“功能连接”或“共激活”,在人类神经科学中越来越受到关注。事实上,这个新兴领域旨在描述静息或非任务状态下的区域间同步低频(<0.1 Hz)自发波动(Snyder and Raichle, 2012)。静息态功能连接(rsFC)是计算为不同大脑区域的血氧水平依赖性(BOLD) fMRI时间序列之间的时间关系,如皮尔逊相关性。更强的时间关系通常被解释为表明区域之间有更大的功能连接或相互作用(Mohanty et al., 2020)。      功能连接fMRI已经导致了发现一组高度功能连接的大脑区域,这些区域通常被称为静息态大脑网络或系统(Damoiseaux et al., 2006)。例如,感觉和运动区域在特定网络中组织,包括视觉、听觉、运动和体感网络(Beckmann et al., 2005)。其他网络涉及高阶过程,包括默认模式网络(DMN; Raichle et al., 2001)、双侧前额顶叶网络(FPN; 通常称为中央执行网络[CEN]; Seeley et al., 2007)和突显网络(SN; Downar et al., 2002)。静息态大规模大脑网络被假设为是人类进化的差异结果,这种进化有利于协会区域的皮层扩张。这些皮层参与高阶的自上而下的过程(包括认知控制)。这一理论得到了那些区域的细胞结构特性和它们的层投影的可视化支持,这些投影提供了底层皮层回路的估计(Buckner et al., 2013)。       在正念研究的背景下,静息态功能连接(rsFC)提供了新的见解。长时间以来,神经科学研究将这些“任务负面低频波动”视为噪声或随机(Deco et al., 2011)。Biswal及其同事在1995年首次分析了静息态波动,并在受试者没有参与任务时发现了一组高度共激活的神经解剖区域(Biswal et al., 1995)。在休息状态下观察到的持续分布的活动导致了独立于任务的网络动态的研究。事实上,无任务范式提供了在不同的人群和研究设计中重复性的优势(Deco et al., 2011, Mulders et al., 2015)。这在正念研究的背景下尤其有趣。事实上,上述正念冥想fMRI激活研究在fMRI采集期间受试者练习的冥想类型方面高度异质(Falcone and Jerram, 2018, Fox et al., 2016),并且很少与特质正念引起的变化有关(Lutz et al., 2014)。rsFC为观察参与者在休息状态下避免冥想风格特定的激活相关性,提供了对正念的神经相关性的新的理解。由于高特异性的进化结构适应性产生的自发神经振荡(Buckner et al., 2013),rsFC的差异可能表明大脑功能的潜在差异。事实上,rsFC还可以用来可视化共激活模式的异常(Fox and Greicius, 2010, Lee et al., 2013)。这些大脑网络的调节紊乱通常与神经精神疾病有关,并被假设为神经精神症状的基础(Greicius, 2008, Woodward and Cascio, 2015)。人类神经科学中使用功能连接方法来推进健康和疾病的各种方面的神经模型的兴趣日益增加(Smitha et al., 2017)。     在这个背景下,越来越多的文献报道了使用静息态fMRI来研究功能连接,并绘制大规模的大脑系统,以及与特质正念和正念冥想训练有关,以及正念训练对身体和精神疾病的影响。
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