Investigating the role of oscillations in endogenous and exogenous attentional states : novel methods in neurophenomenology

Expert meditation practice is associated with a reduced frequency of spontaneous thought, and meditation training reduces the mind's tendency to wander, leading to longer periods of meditative absorption. Increases in theta activity (4-7 Hz) over frontal midline regions and alpha activity (9-12 Hz) focused on the somatosensory cortex appear to be markers of sustained meditative states compared to mind wandering. A neurofeedback protocol training frontal midline theta activity (3.5-6.5 Hz) showed that subjects receiving real neurofeedback could significantly modulate their theta activity over eight sessions compared to controls, with additional modulations in alpha and beta bands and improvements in executive function measures.

Study at a glance

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse vise à nous amener à une meilleure compréhension des relations fines entre ce que nous expérimentons phénoménologiquement sous la forme d'états mentaux, et les effets sous-jacents et potentiellement causaux sur l'activité neuronale. Afin d'étendre notre compréhension scientifique de l'expérience consciente, nous avons d'abord mis l'accent sur un phénomène appelé la pensée spontanée ou vagabondage de l'esprit. Notre paysage intérieur est un aspect essentiel et complexe de notre expérience humaine, avec des recherches suggérant que les gens sont engagés dans une forme de dialogue intérieur sans rapport avec leur environnement immédiat 50% de leur temps de veille. De plus, le vagabondage de l'esprit a constamment été associé à un affect négatif, même lorsque son contenu est positif. Il est alors intéressant de noter que les fondements de la plupart des pratiques méditatives et contemplatives sont la formation de l'observation flexible et continue des états mentaux et de l'expérience sensorielle, le développement d'une attention soutenue et la culture de la conscience métacognitive. Étant donné que nous ne sommes généralement pas au courant de la fluctuation temporelle de ces états mentaux dans le temps (vagabondage de l'esprit), les méditants sont des sujets idéaux pour obtenir de manière précise des rapports phénoménologiques et des descriptions des états à la première personne. Ainsi, nous avons conçu un paradigme nouveau basé sur présentation de sondage d'expérience aux méditants afin de mieux comprendre les mesures dynamiques de l'EEG (Electroencéphalographie) pendant la méditation. Nos résultats suggèrent que la pratique experte de méditation est associée à une fréquence atténuée de la pensée spontanée et que l'entraînement à la méditation réduit par la suite la susceptibilité de l'esprit à errer, menant à des périodes d'absorption méditative rapportées comme étant plus longues. Les augmentations de l'activité thêta (4-7 Hz) sur les régions thêta frontales médianes ainsi que l'activité alpha (9-12 Hz), principalement focalisée sur le cortex somatosensoriel, semblent être des marqueurs d'états méditatifs soutenus par rapport au vagabondage mental. Sur la base de la robustesse de l'activité thêta de la ligne médiane frontale chez les méditants avancés, ainsi qu'une multitude de résultats démontrant que l'activité thêta frontale serait le pilier du contrôle cognitif via l'intégration et l'échange d'informations de longue portée, nous avons développé un protocole de neurofeedback méthodologiquement nouveau et exhaustif dans le but d'entraîner l'activité thêta (3.5-6.5 Hz) de la ligne médiane frontale Fz, en donnant comme instruction à nos sujets de s'engager dans des techniques de respiration et de relaxation similaires à la méditation. Nous avons constaté que les sujets qui ont reçu le vrai neurofeedback ont été capables de moduler significativement leur activité thêta Fz (3-7 Hz) à travers huit séances de neurofeedback par rapport aux sujets contrôles qui ont reçu un feedback apparié. Nous avons également observé des modulations significatives dans les bandes de fréquences alpha (9-11 Hz) et bêta (13-20 Hz) chez les sujets qui ont reçu l'entraînement réel de neurofeedback, ainsi que des améliorations sur plusieurs mesures des fonctions exécutives. Nos résultats réduisent davantage l'écart explicatif en reliant caractéristique neurophysiologique et données à la nature phénoménologique de notre experience.