Ανάλυση των επιδράσεων του διαλογισμού με τη χρήση ηλεκτροεγκεφαλογραφήματος σε πείραμα με οπτικά προκλητά δυναμικα

Abstract

Κατά τη διάρκεια της ιστορίας της ανθρωπότητας, είναι μεγάλη η ποικιλία των διαφόρων πρακτικών που αναπτύχθηκαν για την εκπαίδευση του νου στην τέχνη της ανεμπόδιστης παρατήρησης των αισθήσεων και των συναισθημάτων. Οι αισθήσεις αυτές αναδύονται όταν σταματήσει η διαρκής ροή σκέψεων και ερεθισμάτων που διαρκώς απασχολούν το νου και εμποδίζουν την παρατήρηση τους. Οι πρακτικές αυτές θεωρούνται σαν διάφορες μορφές διαλογισμού. Η μελέτη του ανθρώπινου εγκεφάλου κατά τη διάρκεια των τροποποιημένων καταστάσεων συνειδητότητας, οι οποίες προκαλούνται με τη χρήση διαφόρων τεχνικών, αποτελεί ένα σημαντικό εργαλείο που συμβάλει στην αναζήτηση της επιστήμης για τις νευρωνικές συνιστώσες της συνειδητότητας. Ο διαλογισμός είναι ένα από τα πλέον σημαντικά και προσιτά μονοπάτια για την επίτευξη αυτών των καταστάσεων συνειδητότητας, οι οποίες με χρήση αυτών των τεχνικών επιτυγχάνονται σταδιακά και σταθερά. Στο πείραμα που μελετήθηκε στην παρούσα διπλωματική μελετήθηκαν πέντε άτομα με μακροχρόνια εμπειρία στο διαλογισμό και πέντε άτομα χωρίς καμία εμπειρία, οι οποίοι και αποτέλεσαν την ομάδα αναφοράς. Στην κατάσταση που επιλέχθηκε να μελετηθεί σε κάθε καταγραφή, τους ζητήθηκε είτε να διαλογιστούν για μισή ώρα είτε να αφεθούν σε μια νοητική περιπλάνηση σκεπτόμενοι συναισθηματικά ουδέτερες αυτοβιογραφικές μνήμες. Στη συνέχεια εκτέθηκαν σε μία οθόνη η οποία αναβόσβηνε σε διάφορες συχνότητες. Το γεγονός αυτό προκαλεί μια απόκριση από τους νευρώνες του οπτικού φλοιού η οποία τείνει να έχει τη συχνότητα του εξωτερικού ερεθίσματος. Οι προκαλούμενες ταλαντώσεις από τα επαναλαμβανόμενα αυτά ερεθίσματα ονομάζονται Οπτικά Προκλητά Δυναμικά Σταθερής Κατάστασης. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται φωτική οδήγηση και αξιοποιείται στο σχεδιασμό διεπαφών εγκεφάλου - υπολογιστή. Τα καταγεγραμμένα δεδομένα υπέστησαν φιλτράρισμα και προεπεξεργασία τόσο αλγοριθμικά όσο και με οπτική παρατήρηση. Η διαδικασία αφαίρεσης των σφαλμάτων περιελάμβανε την ανάλυση των καναλιών σε ανεξάρτητες συνιστώσες και την απόρριψη των συνιστωσών που αντιστοιχούν στα διάφορα σφάλματα. Μετά την προεπεξεργασία τα δεδομένα χωρίστηκαν και αναλύθηκε το τμήμα που αφορά τη συχνότητα εξωτερικού ερεθίσματος 20 Hz. Υπολογίστηκε η φασματική ανάλυση σε διάφορες ζώνες συχνοτήτων και εκτελέστηκαν τόσο παραμετρικοί όσο και τυχαίοι στατιστικοί έλεγχοι ανάμεσα στις δύο καταστάσεις και τις δύο ομάδες. Παρατηρήθηκε σημαντική διαφοροποίηση στη συνολική ισχύ του σήματος μεταξύ των δύο ομάδων ενώ ήταν ξεκάθαρη η ενίσχυση της συχνότητας του εξωτερικού ερεθίσματος (20 Hz) και της ημιαρμονικής αυτής (10 Hz), ενδεικτικό του συγχρονισμού που προκαλείται. Παρατηρήθηκε έντονη διαφοροποίηση στους ρυθμούς άλφα στα πίσω ηλεκτρόδια και γάμμα στα κεντρικά ηλεκτρόδια μεταξύ των δύο ομάδων που εξηγήθηκαν στη βάση της διαφοράς εμπειρίας και της αποτελεσματικότητας του διαλογισμού εξαιτίας αυτής μεταξύ των δύο ομάδων.

There is a wide variety of practices that have been developed through the mankind’s history in order to train the mind in the art of unobstructed observation of the feelings and emotions that normally arise and are suppressed from the continuous stream of thoughts and stimuli that flood the mind. These practices are considered various forms of meditation. The study of the human brain during the altered states of consciousness induced by various techniques is an important tool in the search of man for the neural correlates of consciousness. Meditation is one of the most prominent and accessible paths to achieve entering these states of consciousness in a stable and gradual manner. In the experiment presented herein, five long-term meditators and five control subjects with no prior experience with meditation were selected. They were instructed to either meditate for half an hour or let their mind wander freely in past neutral autobiographic memories, depending on the condition chosen in each trial, and following that they were exposed to a screen flickering in various frequencies. This flickering induces a response of the neurons in the visual cortex at the frequency of the stimuli. The resulting oscillations from this repetitive stimulation are called Steady-State Visual Evoked Potentials (SSVEPs). This phenomenon is called photic driving and has been exploited in the design of Brain – Computer Interfaces (BCIs). The data recorded were subjected to automated and manual filtering and preprocessing. The artifact removal process included analyzing the channels into independent components and rejecting the components that corresponded to the various artifacts. Following the preprocessing, the data were split and the analysis was carried out for the 20 Hz frequency for the external stimulus. Spectral analysis was performed for different frequency bands and parametric statistics tests, as well as random statistics tests, were run between the conditions and the groups. An important differentiation in the total power between the two groups was observed as well as an amplification of the external stimulus frequency (20 Hz) and it’s subharmonic (10 Hz) which is a clear indication of the brainwave entrainment that occurs. An important difference in the occipital alpha and central gamma electrodes was noticed, which where explained in the basis of the difference in experience and the resulting effectiveness of meditation between the two groups.