Abstract Attention is a vital executive function, since other executive functions are largely dependent on it. Mindfulness meditation has been shown to enhance attention. However, the components of attention altered by meditation and the related neural activities are underexplored. In particular, the contributions of inhibitory processes and sustained attention are not well understood. Additionally, it is not clear whether improvements in attention are related to increases in the strength of typically activated brain areas, or the recruitment of additional or alternative brain areas. To address these points, 34 meditators were compared to 28 age and gender matched controls during electroencephalography (EEG) recordings of neural activity during a Go/Nogo response inhibition task. This task generates a P3 event related potential, which is related to response inhibition processes in Nogo trials, and attention processes across both trial types. Compared with controls, meditators were more accurate at responding to Go and Nogo trials. Meditators showed a more frontally distributed P3 to both Go and Nogo trials, suggesting more frontal involvement in sustained attention rather than activity specific to response inhibition. Unexpectedly, meditators also showed increased positivity over the right parietal cortex prior to visual information reaching the occipital cortex. Both results were positively related to increased accuracy across both groups. The results suggest that meditators have an increased capacity to modulate a range of neural processes in order to meet task requirements, including higher order processes, and sensory anticipation processes. This increased capacity may underlie the improved attentional function observed in mindfulness meditators.

Evidence suggests that mindfulness meditation (MM) improves selective attention and reduces distractibility by enhancing top-down neural modulation. Altered P300 and alpha neural activity from MM have been identified and may reflect the neural changes that underpin these improvements. Given the proposed role of alpha activity in supressing processing of task-irrelevant information, it is theorised that altered alpha activity may underlie increased availability of neural resources in meditators. The present study investigated attentional function in meditators using a cross-modal study design, examining the P300 during working memory (WM) and alpha activity during concurrent distracting tactile stimuli. Thirty-three meditators and 27 healthy controls participated in the study. Meditators showed a more frontal distribution of P300 neural activity following WM stimuli (p = 0.005, eta squared = 0.060) and more modulation of alpha activity at parietal-occipital regions between single (tactile stimulation only) and dual task demands (tactile stimulation plus WM task) (p < 0.001, eta squared = 0.065). Additionally, meditators performed more accurately than controls (p = 0.038, eta squared = 0.067). The altered distribution of neural activity concurrent with improved WM performance suggests greater attentional resources dedicated to task related functions such as WM in meditators. Thus, meditation-related neural changes are likely multi-faceted involving both altered distribution and also amplitudes of brain activity, enhancing attentional processes depending on task requirements.

Mindfulness meditation has been shown to improve working memory (WM). However, the altered brain activity underpinning these improvements is underexplored. In non-meditating individuals, modulation of theta and alpha oscillations and 1/f aperiodic activity during WM has been found to be related to WM performance. Resting theta and alpha oscillations have been found to differ in meditators, but WM related oscillation changes and 1/f aperiodic activity have not yet been examined. Additionally, WM event-related-potentials (ERPs) are modulated by attention, which is also enhanced by meditation, so these neural measures are candidates for exploring neural activity underpinning WM improvement in meditators. We recorded EEG from 29 controls and 29 meditators during a modified Sternberg WM task and compared theta, alpha, and 1/f aperiodic activity during the WM delay, and ERPs time-locked to the WM probe. Meditators responded more accurately (p = 0.008, Cohens d = 0.688). Meditators also showed different ERP distributions with earlier left-temporal activation and more frontal distribution of activity (FDR-p = 0.0186, n^2 = 0.0903), as well as a reduction in overall neural response strength (FDR-p = 0.0098, n^2 = 0.1251). While a higher proportion of meditators showed theta oscillations during the WM delay, no other differences in theta, alpha or 1/f aperiodic activity were present. These results suggest that increased WM performance in meditators might not be the result of higher amplitudes of typical WM activity, but instead due to an alternative neural strategy during WM decision making, which may allow more accurate responses with less neural activation.

Mindfulness meditation may improve attention and self-regulation. One component of attention and self-regulation that may allow these improvements is performance monitoring. Neural correlates of performance monitoring can be objectively measured with electroencephalogram (EEG) via the error related negativity (ERN) and error positivity (Pe). Previous research assessing the ERN and Pe in meditators has resulted in inconsistent findings; some have reported alteration in peak amplitudes from both very brief meditation practice and long-term meditation practice, while others have failed to provide evidence for differences in the ERN or Pe. However, recently developed EEG analysis techniques allow for more rigorous analyses than have been used in past investigations. The current study measured the ERN and Pe, as well as post-error alpha suppression, during a Go/Nogo task, and emotional and colour Stroop tasks. The measures were compared between 22 experienced meditators (mean of 8 years of practice) and 20 healthy controls. The results suggested no differences in the ERN, Pe, or post-error alpha suppression (all p > 0.05), even when varying multiple analysis parameters. The study showed equivalent statistical power to previous research, and > 85% power to detect medium effect sizes present in previous research. Bayes Factor analysis indicated the null hypotheses were > 3.5 more likely than any of the alternative hypotheses for the ERN or Pe. These results suggest that meditation may not alter neural activity related to error processing, despite prior research suggesting that it does.